专利名称：列阵器件光束快轴压缩用圆柱透镜的制作方法
技术领域：
本发明涉及光电子领域，涉及到大功率半导体激光器列阵器件的快轴 光束压縮，用于获得高亮度的固体激光器和光纤激光器的泵浦源，尤其涉 及一种列阵器件光束快轴压縮用圆柱透镜的制作方法。
背景技术：
大功率半导体激光器列阵器件(以下简称为列阵器件)属于非通讯类 的半导体激光器，是半导体有源器件大家族中的一个重要组成部分。由于 具有功率大、电光效率高、波长范围广、体积小且易于电调制的优点，目 前是高能固体激光器重要的泵浦源之一，在军事、工业等领域有广阔的应 用前景。
作为一种激光光源，列阵器件的一个致命缺点是光束发散角不对称，
在平行于p-n结(慢轴)方向上发散角(半高全宽)为IO度左右，在垂直 于p-n结(快轴)方向上发散角为40度左右。这种光束分布对于泵浦固体 激光器和光纤激光器来说极为不利，尤其是快轴方向。所以列阵器件的快 轴方向的光束压縮是非常必要的。
此外，为了改善光束质量，提高泵浦功率，泵浦源的封装形式一般采 用叠层列阵封装，由此对光束压縮方式提出了更高的要求，除了可靠性之 外，封装尺寸大小、封装精度、器件整体远场发散角的控制都是新的问题。 原有的封装技术针对的是单管器件进行的光束压縮，已不能满足列阵器件 和叠层列阵器件压縮的要求。
发明内容
(一)要解决的技术问题 有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种列阵器件光束快轴压縮用 圆柱透镜的制作方法，以满足列阵器件和叠层列阵器件光束快轴压縮的要求。
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明提供了 一种列阵器件光束快轴压縮用圆柱透 镜的制作方法，该方法包括
制作规格相同的一定长度的光纤段； 对该光纤段的两端迸行金属膜溅射；
将两端溅射好金属膜的光纤段焊接在陶瓷段上，焊好后用去离子水清 洗，然后超声清洗后烘干。
上述方案中，所述制作规格相同的一定长度的光纤段的步骤具体包
括选用直径为0.6mm的光纤，采用加热的浓硫酸将光纤的塑料涂敷层腐 蚀掉，并将其截断为长度为50mm的光纤段；将该长度为50mm的光纤段 沿同一方向摆在长和宽均为50mm的方形陶瓷上，紧密排列摆齐后用胶固 定；采用陶瓷划片机在布满光纤段的方形陶瓷上划槽，要求将排列好的光 纤统一划成长度为llmm的光纤段，陶瓷划片机的切刀所在平面与光纤段 垂直；将粘有划好的光纤段的陶瓷整体浸泡在加热的丙酮中，将固定光纤 段的胶洗掉，将光纤段取下，分别用丙酮、乙醇、去离子水冲洗数遍，并 烘干，得到规格相同的长度为llmm，直径为0.6mm的光纤段。
上述方案中，所述对该光纤段的两端进行金属膜溅射的步骤具体包 括将光纤段固定于光纤溅射装置平行排列的多个V形槽中，光纤段的两 端均露出光纤溅射装置的V形槽；将固定好光纤段的光纤溅射装置放入溅 射炉中，在光纤段的两端溅射一定厚度的金属膜。
上述方案中，所述将光纤段固定于光纤溅射装置平行排列的多个V形
槽中的步骤具体包括采用不锈钢材料加工具有精密V型槽的光纤溅射装
置，该光纤溅射装置由多片板材顺序叠加而成，各片板材采用销钉和螺钉
固定在一起；所述每片板材的宽度为10mm， V型槽位于该板材的上表面， 且V型槽的方向与该板材的宽度方向一致，该板材上表面正中与V型槽 垂直的方向还有一中间槽，用于容纳固定光纤段的光刻胶；向中间槽滴入 光刻胶，然后将光纤段排列在V型槽中固定，用销钉和螺钉将各片板材固 定压紧，使光纤段两端外露部分均为0.5mm，然后将整个光纤溅射装置放在85摄氏度烘箱中使光刻胶固化。
上述方案中，所述在光纤段的两端溅射一定厚度的金属膜的步骤中， 溅射的金属为Ti/Pt/Au，厚度分别为1000A、 1000A和1500A。
上述方案中，所述对光纤段进行金属膜溅射后进一步包括将光纤溅
射装置上销钉和螺钉卸下，整体浸泡在异丙醇中，将固定光纤段的光刻胶 洗掉，将光纤取出，分别用丙酮、乙醇、去离子水冲洗数遍，烘干备用。 上述方案中，所述将两端溅射好金属膜的光纤段焊接在陶瓷段上的步 骤中，是将两端溅射好金属膜的光纤段焊接在陶瓷段中间位置，该陶瓷段
是采用陶瓷划片机将单面溅射Ti/Pt/Au金属膜、厚度为0.4mm、面积为 50mmX50mm的陶瓷片划成的宽度为0.6mm长度为25mm的陶瓷段，在 该陶瓷段溅射金属膜的一面上还有两个相互平行的小槽，小槽的宽度为 100 250jim，深度为200pm，两小槽之间的间距为llmm，两小槽之间用 于容纳焊接的光纤段。
上述方案中，所述将两端溅射好金属膜的光纤段焊接在陶瓷段上的步 骤中，焊接采用低温免清洗焊料，焊接温度为100摄氏度，焊好后用去离 子水清洗数遍，然后超声清洗后烘干，得到列阵器件光束快轴压縮用圆柱 透镜。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果
本发明提供的这种列阵器件光束快轴压縮用圆柱透镜的制作方法简单 易行，选用的光纤为普通的熔融石英光纤，成本低廉；
本发明提供的这种列阵器件光束快轴压縮用圆柱透镜的制作方法采用 焊接的方式将陶瓷和圆柱透镜固定在一起，提高了可靠性；
本发明提供的这种列阵器件光束快轴压縮用圆柱透镜的制作方法能够 在列阵器件快轴压縮后，将陶瓷沿着陶瓷上的平行小槽处折断，使陶瓷的 宽度和透镜的宽度一致，有效地控制了封装尺寸大小;
本发明提供的这种列阵器件光束快轴压縮用圆柱透镜的制作方法采用 陶瓷划片机切割和焊接过程中焊料自有的收縮性大大提高了封装精度；
本发明提供的这种列阵器件光束快轴压縮用圆柱透镜的制作方法成本低，可靠性好，压縮精度高，进而能够满足列阵器件和叠层列阵器件快轴 光束压縮、准直的要求。
图1是本发明提供的制作列阵器件光束快轴压縮用圆柱透镜的方法流
程图2A是本发明提供的固定有光纤段的光纤溅射装置结构示意图； 图2B是本发明提供的固定有光纤段的光纤溅射装置的俯视图； 图2C是本发明制作的圆柱透镜的结构示意图。
具体实施例方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实 施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
如图1所示，图1是本发明提供的制作列阵器件光束快轴压縮用圆柱 透镜的方法流程图，该方法包括
步骤101:制作规格相同的一定长度的光纤段；
步骤102:对该光纤段的两端进行金属膜溅射；
步骤103:将溅射好金属膜光纤段焊接在陶瓷段上，焊好后用去离子 水清洗，然后超声清洗后烘干。
上述步骤101中，所述制作规格相同的一定长度的光纤段的步骤具体 包括选用直径为0.6mm的光纤，采用加热的浓硫酸将光纤的塑料涂敷层 腐蚀掉，并将其截断为长度为50mm的光纤段；将该长度为50mm的光纤 段沿同一方向摆在长和宽均为50mm的方形陶瓷上，紧密排列摆齐后用胶 固定；采用陶瓷划片机将布满光纤段统一划成长度为11mm宽度为50mm 的长方形，陶瓷划片机的切刀所在平面与光纤段垂直；将粘有光纤段的陶 瓷整体浸泡在加热的丙酮中，将固定光纤段的胶洗掉，将光纤段取下，分 别用丙酮、乙醇、去离子水冲洗数遍，并烘干，得到规格相同的长度为 llmm，直径为0.6mm的光纤段。
上述步骤102中，所述对该光纤段的两端进行金属膜溅射的步骤具体 包括将光纤段固定于光纤溅射装置平行排列的多个V形槽中，光纤段的
7两端均露出光纤溅射装置的V形槽；将固定好光纤段的光纤溅射装置放入 溅射炉中，在光纤段的两端溅射一定厚度的金属膜。
上述将光纤段固定于光纤溅射装置平行排列的多个V形槽中的步骤 具体包括采用不锈钢材料加工具有精密V型槽的光纤溅射装置，该光纤 溅射装置由多片板材顺序叠加而成，各片板材采用销钉和螺钉固定在一
起；所述每片板材的宽度为10mm， V型槽位于该板材的上表面，且V型 槽的方向与该板材的宽度方向一致，该板材上表面正中与V型槽垂直的方 向还有一中间槽，用于容纳固定光纤段的光刻胶；向中间槽滴入光刻胶， 然后将光纤段排列在V型槽中固定，用销钉和螺钉将各片板材固定压紧， 使光纤段两端外露部分均为0.5mm，将溅射装置放入85摄氏度的烘箱中 使光刻胶固化。
上述在光纤段的两端溅射一定厚度的金属膜的步骤中，溅射的金属为 Ti/Pt/Au，厚度分别为IOOOA、 1000A和1500A。
上述对光纤段进行金属膜溅射后进一步包括将光纤溅射装置上销钉 和螺钉卸下，整体浸泡在加热的异丙醇中，将固定光纤段光刻胶洗掉，将 光纤取出，分别用丙酮、乙醇、去离子水冲洗数遍，烘干备用。
上述步骤103中，所述将两端溅射好金属膜的光纤段焊接在陶瓷段上 的步骤中，是将两端溅射好金属膜的光纤段焊接在陶瓷段中间位置，该陶
瓷段是采用陶瓷划片机将单面溅射Ti/Pt/Au金属膜、厚度为0.4mm、面积 为50mmX50mm的陶瓷片划成的宽度为0.6mm长度为25mm的陶瓷段， 在该陶瓷段溅射金属膜的一面上还有两个相互平行的小槽，小槽的宽度为 100 250pm，深度为200iim，两小槽之间的间距为llmm，两小槽之间用 于容纳焊接的光纤段。
上述步骤103中，所述将两端溅射好金属膜的光纤段焊接在陶瓷段上 的步骤中，焊接采用低温免清洗焊料，焊接温度为IOO摄氏度，焊好后用 去离子水清洗数遍，然后超声清洗后烘干，得到列阵器件光束快轴压縮用 圆柱透镜。
基于图1所示的制作列阵器件光束快轴压縮用圆柱透镜的方法流程 图，以下结合具体的实施例并结合附图对本发明进一步详细说明。
步骤l.l:选用直径为0.6mm的光纤作为压縮透镜使用，首先用加热的浓硫酸将光纤的塑料涂敷层腐蚀掉，将其截断为长度为50mm的光纤段。 步骤1.2:将光纤段摆在长和宽为50mm的方形陶瓷上，紧密排列摆
齐后用502胶固定。
步骤1.3:采用陶瓷划片机在布满光纤段的方形陶瓷上划槽，要求将
排列好的光纤统一划成长度为llmm的光纤段，陶瓷划片机的切刀所在平
面与光纤段垂直。
步骤1.4:将该长方形陶瓷整体浸泡在加热的丙酮中，将固定光纤段 的胶洗掉，将光纤段取下，分别用丙酮、乙醇、去离子水冲洗数遍，并烘 干，得到规格相同的长度为llmm的光纤段。
步骤1.5:如图1A所示，用不锈钢材料上加工出精密的V型槽用于 紧固光纤段，称为光纤溅射装置，装置由若干片顺序组成，宽度为10mm， 可以用销钉14和螺钉15固定在一起。
步骤1.6:将少许光刻胶滴在图2A所示的光纤溅射装置的中间槽12 中，然后将光纤段排列在光纤溅射装置上，用销钉14和螺钉15固定压紧， 使光纤两边外露部分分别为0.5mm。如图2A和2B所示。
步骤1.7:将装好光纤段的光纤溅射装置放入溅射炉中，溅射Ti/Pt/Au， 厚度分别为IOOOA， IOOOA和1500A。
步骤1.8:将光纤溅射装置上销钉和螺钉卸下，整体浸泡在异丙醇中，
将固定光纤的光刻胶洗掉，将光纤取出，分别用丙酮、乙醇、去离子水冲 洗数遍，烘干备用。
步骤1.9:将单面溅射Ti/Pt/Au的厚度为0.4mm、面积为50mmX 50mm 的陶瓷片用陶瓷划片机划成宽度为0.6mm，长度为25mm的陶瓷16，在 陶瓷段溅射Ti/Pt/Au的表面上划出两个小槽17，宽度建议为100 250um， 深度建议为200iim，两小槽之间的间距为llmm。
步骤1.10:将两端溅射好Ti/Pt/Au的光纤段焊接在划好的陶瓷段16 的中间位置上，建议用低温免清洗焊料，焊接温度为IOO摄氏度，焊好后 用去离子水清洗数遍，然后超声清洗后烘干备用，得到列阵器件光束快轴 压縮用圆柱透镜，形状如图2C所示。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行 了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而
9已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1、一种列阵器件光束快轴压缩用圆柱透镜的制作方法，其特征在于，该方法包括制作规格相同的一定长度的光纤段；对该光纤段的两端进行金属膜溅射；将两端溅射好金属膜的光纤段焊接在陶瓷段上，焊好后用去离子水清洗，然后超声清洗后烘干。
2、 根据权利要求1所述的列阵器件光束快轴压縮用圆柱透镜的制作 方法，其特征在于，所述制作规格相同的一定长度的光纤段的步骤具体包 括选用直径为0.6mm的光纤，采用加热的浓硫酸将光纤的塑料涂敷层腐 蚀掉，并将其截断为长度为50mm的光纤段；将该长度为50mm的光纤段沿同一方向摆在长和宽均为50mm的方形 陶瓷上，紧密排列摆齐后用胶固定；采用陶瓷划片机在布满光纤段的方形陶瓷上划槽，要求将排列好的光 纤统一划成长度为llmm的光纤段，陶瓷划片机的切刀所在平面与光纤段 垂直；将粘有划好的光纤段的长方形陶瓷整体浸泡在加热的丙酮中，将固定 光纤段的胶洗掉，将光纤段取下，分别用丙酮、乙醇、去离子水冲洗数遍， 并烘干，得到规格相同的长度为llmm，直径为0.6mm的光纤段。
3、 根据权利要求1所述的列阵器件光束快轴压縮用圆柱透镜的制作 方法，其特征在于，所述对该光纤段的两端进行金属膜溅射的步骤具体包 括将光纤段固定于光纤溅射装置平行排列的多个V形槽中，光纤段的两 端均露出光纤溅射装置的V形槽；将固定好光纤段的光纤溅射装置放入溅射炉中，在光纤段的两端溅射 一定厚度的金属膜。
4、 根据权利要求3所述的列阵器件光束快轴压縮用圆柱透镜的制作 方法，其特征在于，所述将光纤段固定于光纤溅射装置平行排列的多个V形槽中的步骤具体包括采用不锈钢材料加工具有精密V型槽的光纤溅射装置，该光纤溅射装 置由多片板材顺序叠加而成，各片板材采用销钉和螺钉固定在一起；所述 每片板材的宽度为10mm， V型槽位于该板材的上表面，且V型槽的方向 与该板材的宽度方向一致，该板材上表面正中与V型槽垂直的方向还有一 中间槽，用于容纳固定光纤段的光刻胶；向中间槽滴入光刻胶，然后将光纤段排列在V型槽中固定，用销钉和 螺钉将各片板材固定压紧，使光纤段两端外露部分均为0.5mm，然后将整 个光纤溅射装置放在85摄氏度烘箱中使光刻胶固化。
5、 根据权利要求3所述的列阵器件光束快轴压縮用圆柱透镜的制作 方法，其特征在于，所述在光纤段的两端溅射一定厚度的金属膜的步骤中， 溅射的金属为Ti/Pt/Au，厚度分别为IOOOA、 1000A和1500A。
6、 根据权利要求3所述的列阵器件光束快轴压縮用圆柱透镜的制作 方法，其特征在于，所述对光纤段进行金属膜溅射后进一步包括将光纤溅射装置上销钉和螺钉卸下，整体浸泡在异丙醇中，将固定光 纤段的光刻胶洗掉，将光纤取出，分别用丙酮、乙醇、去离子水冲洗数遍， 烘干备用。
7、 根据权利要求1所述的列阵器件光束快轴压縮用圆柱透镜的制作 方法，其特征在于，所述将两端溅射好金属膜的光纤段悍接在陶瓷段上的 步骤中，是将两端溅射好金属膜的光纤段焊接在陶瓷段中间位置，该陶瓷 段是采用陶瓷划片机将单面溅射Ti/Pt/Au金属膜、厚度为0.4mm、面积为 50mmX50mm的陶瓷片划成的宽度为0.6mm长度为25mm的陶瓷段，在 该陶瓷段溅射金属膜的一面上还有两个相互平行的小槽，小槽的宽度为 100 25(Him，深度为200pm，两小槽之间的间距为llmm，两小槽之间用 于容纳焊接的光纤段。
8、 根据权利要求1所述的列阵器件光束快轴压縮用圆柱透镜的制作 方法，其特征在于，所述将两端溅射好金属膜的光纤段焊接在陶瓷段上的 步骤中，焊接采用低温免清洗焊料，焊接温度为IOO摄氏度，焊好后用去 离子水清洗数遍，然后超声清洗后烘干，得到列阵器件光束快轴压縮用圆 柱透镜。
全文摘要
本发明公开了一种列阵器件光束快轴压缩用圆柱透镜的制作方法，该方法包括制作规格相同的一定长度的光纤段；对该光纤段的两端进行金属膜溅射；将两端溅射好金属膜的光纤段焊接在陶瓷段上，焊好后用去离子水清洗，然后超声清洗后烘干。本发明提供的这种列阵器件光束快轴压缩用圆柱透镜的制作方法，可靠性高，能够有效控制封装尺寸大小、封装精度、器件整体远场发散角等，进而能够满足列阵器件和叠层列阵器件压缩的要求。
文档编号G02F1/35GK101661205SQ20081011896
公开日2010年3月3日 申请日期2008年8月27日 优先权日2008年8月27日
发明者刘媛媛, 伟 李, 马骁宇 申请人:中国科学院半导体研究所