一种直接半导体激光器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种高功率输出的直接半导体激光器。
【背景技术】
[0002]与固体激光器、气体激光器以及光纤激光器相比,直接半导体激光器有着较多的优点，效率高，体积小，价格低，可靠性高。但是，半导体激光器的，缺点是功率密度较低和光束质量较差。
[0003]为了解决以上问题，一般都采用光束整形合束的技术对多个LD进行合束处理。现有的合束技术，如空间合束技术，仅能提高功率不能提高亮度；偏振合束，可以提高亮度，但只能合束两路激光；波长合束，可以提高功率和亮度，如TeraD1de公司利用了麻省理工学院林肯实验室开发的波长光束合成方法，将大量独立的半导体激光器进行光束合成，发射出一束高功率、高质量激光束，使其达到传统化学或固体激光器的功率和光束质量水平，获得了较高的电光效率和可控的发热量。又如中国专利局2013年10月9日公开的发明专利申请《一种半导体激光器管芯的合束装置》(申请号:201310274302.3)，利用快慢轴准直透镜、布拉格体光栅、全息光栅和光束变换透镜组实现对多束激光的波长合束，以获得高功率、高亮度的高质量激光束。
[0004]上述TeraD1de公司和中国发明专利申请《一种半导体激光器管芯的合束装置》虽然都利用了波长合束技术实现高功率、高亮度的激光束，但是由于多个激光发光单元并列排成阵列，尺寸较大，需要较大口径的光学系统，而大口径光学系统在进行光束整形和聚焦时必定带来较大的像差，影响聚焦光斑的大小。
【发明内容】
[0005]为解决上述问题，本发明提出一种直接半导体激光器，具有光纤输出的高功率、高亮度、小光斑的高质量激光束。
[0006]为达到上述目的，本发明提供的技术方案为:一种直接半导体激光器，包括依光路设置的LD芯片阵列、光束合束单兀和部分输出稱合镜,还包括阵列稱合光纤,设于LD芯片阵列与光束合束单元之间；所述阵列耦合光纤包括多根并列的光纤，各光纤纤芯截面为矩形或类矩形结构，沿矩形或类矩形结构的短边方向传播单模激光，沿其长边方向可传播多模激光；光纤一端与LD芯片阵列对应，另一端为输出端，沿矩形或类矩形结构的短边方向紧密排列成一条直线；LD芯片阵列各芯片发射的激光分别进入阵列耦合光纤对应的光纤内，从阵列耦合光纤紧密排列的一端输出，再经光束合束单元合束后，由部分输出耦合镜输出并反馈至光束合束单元进行波长锁定。
[0007]进一步的，所述阵列耦合光纤输出端各光纤沿矩形或类矩形结构的长边方向抛光为平面，各光纤的两抛光平面之间的间距与矩形或类矩形结构的纤芯截面的短边长度为同一数量级，且大于该短边长度。
[0008]进一步的，所述光束合束单元包括准直柱面镜组和合束光栅；所述阵列耦合光纤输出端的端面位于准直柱面镜组的焦平面上；由阵列耦合光纤输出的激光经准直柱面镜组准直后入射到合束光栅上,经合束光栅后由部分输出I禹合镜输出，部分输出I禹合镜和合束光栅提供反馈至LD芯片阵列进行波长锁定。
[0009]进一步的，所述合束光栅为透射式光栅或反射式光栅。
[0010]进一步的，还包括位于部分输出耦合镜后面的整形聚焦透镜组和输出光纤；由部分输出耦合镜输出的合束激光经整形聚焦透镜组整形并聚焦耦合到输出光纤，经输出光纤输出激光。
[0011]本发明的有益效果为:通过采用特制的阵列耦合光纤将LD芯片阵列的激光进行耦合，使各激光器的光束间距大大缩小，获得尺寸很小的多束并列的激光输出，然后再对阵列耦合光纤输出端的激光束进行波长合束，从而可获得小光斑的高功率、高亮度的高质量激光束；而且结构简单、易行。
【附图说明】
[0012]图1为本发明直接半导体激光器实施例的结构示意图；
图2为本发明阵列耦合光纤耦合端光纤截面示意图；
图3为本发明耦合光纤输出端端面示意图；
图4为本发明直接半导体激光器光束合束过程中各光斑示意图。
[0013]附图标示:1、LD芯片阵列；101、发光单元；2、阵列耦合光纤；201、耦合端；202、输出端；203、纤芯；3、准直柱面镜组；4、合束光栅；5、部分输出耦合镜；6、整形聚焦透镜组；7、输出光纤。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图和【具体实施方式】，对本发明做进一步说明。
[0015]本发明的直接半导体激光器通过采用特制的阵列耦合光纤将LD芯片阵列的激光进行耦合，使各激光器的光束间距大大缩小，获得尺寸很小的多束并列的激光输出，然后再对阵列耦合光纤输出端的激光束进行波长合束，从而可获得小光斑的高功率、高亮度的高质量激光束；而且结构简单、易行。具体的，该直接半导体激光器包括依光路设置的LD芯片阵列1、光束合束单兀和部分输出稱合镜5,还包括阵列稱合光纤2,设于LD芯片阵列I与光束合束单元之间；该阵列耦合光纤2包括多根并列的光纤，各光纤纤芯203截面为矩形或类矩形结构，沿矩形或类矩形结构的短边方向传播单模激光，沿其长边方向可传播多模激光；光纤耦合端201与LD芯片阵列I 一一对应，另一端为输出端202，沿矩形或类矩形结构纤芯203的短边方向紧密排列成一条直线，并粘接在一起；LD芯片阵列I各发光单元101发射的激光分别进入阵列耦合光纤2对应的光纤内，从阵列耦合光纤2紧密排列的输出端202输出，再经光束合束单兀合束后，由部分输出I禹合镜5输出，由部分输出I禹合镜5输出并反馈至光束合束单兀进行波长锁定。阵列稱合光纤2、光束合束单兀和部分输出稱合镜5对激光束进行光斑压缩合束和波长锁定，构成外腔结构的半导体激光器，可获得一个方向压缩合束的激光输出，其中一个方向为单模，另外一个正交方向仍然为多模。
[0016]具体的，如图1所示的实施例，优选的，该实施例在部分输出耦合镜5后面增加了整形聚焦透镜组6和输出光纤7 ；由部分输出耦合镜5输出的合束激光经整形聚焦透镜组6整形并聚焦耦合到输出光纤7，经输出光纤7输出激光。其中，光束合束单元包括对激光束快慢轴进行准直的准直柱面镜组3和合束光栅4，阵列耦合光纤2输出端202的端面位于准直柱面镜组3的焦平面上；由阵列耦合光纤2输出的激光经准直柱面镜组3准直后入射到合束光栅4上,经合束光栅4后由部分输出I禹合镜5输出，