一种单管半导体激光光纤耦合系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光学领域，具体涉及一种单管半导体激光光纤耦合系统。
【背景技术】
[0002]单管半导体激光器作为半导体激光器的一种封装形式，相较于半导体激光Bar条，具有散热特性更优、寿命更长、发光条宽更窄等优势。由于单管半导体激光器将半导体激光器的每个发光单元独立封装，若想实现大功率的激光输出，必须采用多个模块进行合束。由于半导体激光器的光束质量差，且在快轴与慢轴方向上光束质量不匹配，那么，将半导体激光耦合聚焦入光纤，通过光纤柔性传输可以有效改善半导体激光光束质量。
[0003]目前单管半导体激光空间合束的模式为采用发光单元平行出射阶梯排布的空间合束模式或空间合束镜阶梯排布的空间合束模式。
[0004]目前单管半导体激光空间合束的模式使得聚焦镜的有效通光口径没有得到充分的利用，同时由于受限于光纤的接收角，密集排布的数量有限，无法实现更高功率的激光输出。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是目前单管半导体激光空间合束的模式使得聚焦镜的有效通光口径没有得到充分的利用，同时由于受限于光纤的接收角，密集排布的单管半导体激光器数量有限，无法实现更高功率的激光输出的问题。
[0006]为此目的，本发明提出一种单管半导体激光光纤耦合系统，包括:多个单管半导体激光器、耦合装置以及光纤；
[0007]所述多个单管半导体激光器在所述单管半导体激光器的慢轴方向以第一预设间隔设置在至少两个圆弧上，以使所述单管半导体激光器发出的激光沿圆弧的半径射向圆心位置；其中，所述至少两个圆弧为同心圆弧；
[0008]所述多个单管半导体激光器在所述单管半导体激光器的快轴方向设置在至少两个阶梯上，且设置在同一个圆弧上的单管半导体激光器设置在同一个阶梯上，以使所述多个单管半导体激光器发出的激光会聚于所述圆心位置；
[0009]所述親合装置设置在所述圆心位置；
[0010]所述光纤的光入射端设置在所述耦合装置输出的激光会聚的位置。
[0011]可选的，所述系统还包括:热沉，该热沉至少包括两个阶梯，且每个阶梯由第一面和第二面构成，其中，每个阶梯的第一面为圆弧面，且每个阶梯的第一面为同心圆弧面；
[0012]相应地，所述多个单管半导体激光器在所述单管半导体激光器的慢轴方向以第一预设间隔设置在至少两个圆弧上，包括:
[0013]所述多个单管半导体激光器以第一预设间隔设置在所述热沉的至少两个阶梯的第一面上。
[0014]可选的，所述多个单管半导体激光器发出的激光方向分别设置快慢轴准直装置。
[0015]可选的，所述快慢轴准直装置设置在所述热沉的每个阶梯的第二面上且与所述单管半导体激光器发出的激光在同一直线上。
[0016]可选的，所述快慢轴准直装置为柱面镜，或入光面与出光面具有不同方向曲率的单透镜。
[0017]可选的，所述热沉中设置有有水冷结构或半导体致冷TEC结构。
[0018]可选的，所述耦合装置为单凸透镜或组合透镜；其中，组合透镜为平凹透镜与平凸透镜的组合透镜或凹透镜与凸透镜的组合透镜。
[0019]可选的，所述光纤的数值孔径为0.15或0.22。
[0020]可选的，所述光纤的芯径为105μπι或200 μπι或400 μπι或800 μπι。
[0021]可选的，所述光纤为圆纤芯光纤或方纤芯光纤。
[0022]相比于现有技术，本发明的单管半导体激光光纤耦合系统，将单管半导体激光器出射光束经过柱面镜组的快、慢轴准直后，得到发散角较小的激光光束。多个发光单元在慢轴方向排布在同一半径的圆周上，光束沿圆周半径向圆心方向出射。在快轴方向上，发光单元呈阶梯状排布，且不同阶梯的出射光会聚于上述的圆心位置。这些会聚于同一点的光束经过聚焦耦合系统后，会聚于传输光纤前端面，且光束会聚角满足光纤接收角，因此光束可以在光纤中传输，从而实现大功率单管半导体密集排布的光纤耦合系统。
【附图说明】
[0023]图1为本发明实施例公开的一种单管半导体激光光纤耦合系统结构图；
[0024]图2为本发明实施例公开的在一个圆弧上设置单管半导体激光器示意图；
[0025]图3为本发明另一实施例公开的一种单管半导体激光光纤耦合系统结构图；
[0026]图4为本发明另一实施例公开的一种热沉结构图；
[0027]图5为本发明另一实施例公开的光路图。
【具体实施方式】
[0028]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0029]如图1所示，本实施例公开本发明提出一种单管半导体激光光纤耦合系统，包括:多个单管半导体激光器、耦合装置以及光纤；
[0030]所述多个单管半导体激光器在所述单管半导体激光器的慢轴方向以第一预设间隔设置在至少两个圆弧上，以使所述单管半导体激光器发出的激光沿圆弧的半径射向圆心位置；其中，所述至少两个圆弧为同心圆弧；图2示出了在一个圆弧上设置单管半导体激光器示意图；
[0031]所述多个单管半导体激光器在所述单管半导体激光器的快轴方向设置在至少两个阶梯上，且设置在同一个圆弧上的单管半导体激光器设置在同一个阶梯上，以使所述多个单管半导体激光器发出的激光会聚于所述圆心位置；
[0032]所述耦合装置设置在所述圆心位置；
[0033]所述光纤的光入射端设置在所述耦合装置输出的激光会聚的位置。
[0034]在一个具体的例子中，如图3所示，所述系统还包括:热沉，该热沉至少包括两个阶梯，且每个阶梯由第一面和第二面构成，其中，每个阶梯的第一面为圆弧面，且每个阶梯的第一面为同心圆弧面；图4不出了一种热沉结构不意图。
[0035]相应地，所述多个单管半导体激光器在所述单管半导体激光器的慢轴方向以第一预设间隔设置在至少两个圆弧上，包括:
[0036]所述多个单管半导体激光器以第一预设间隔设置在所述热沉的至少两个阶梯的第一面上。
[0037]在一个具体的例子中，所述多个单管半导体激光器发出的激光方向分别设置快慢轴准直装置。
[0038]在一个具体的例子中，所述快慢轴准直装置设置在所述热沉的每个阶梯的第二面上且与所述单管半导体激光器发出的激光在同一直线上。
[0039]在一个具体的例子中，所述快慢轴准直装置为柱面镜，或入光面与出光面具有不同方向曲率的单透镜。
[0040]在一个具体的例子中，所述热沉中设置有有水冷结构或半导体致冷TEC结构。
[0041]在一个具体的例子中，所述耦合装置为单凸透镜或组合透镜；其中，组合透镜为平凹透镜与平凸透镜的组合透镜或凹透镜与凸透镜的组合透镜。
[0042]在一个具体的例子中，所述光纤的数值孔径为0.15或0.22。本实施例仅举例说明，并不限定光纤的数值孔径的大小。
[0043]在一个具体的例子中，所述光