激光模组的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种激光模组，其包括激光器底座、多个激光器和聚焦镜筒以及光纤插座，激光器底座可以容纳多个激光器安装，满足其散热需求以及准直透镜的安装，激光器可以是半导体激光器或者固体激光器，聚焦镜筒内是聚焦透镜组，光纤插头可以是SMA或者其他光纤标准插头。激光器出射光束经过准直透镜准直为平行光，经过聚焦镜筒耦合进入光纤内,通过光纤传输后进入激光显示系统。本实用新型中激光模组中多个激光器通过多片式或者非球面耦合系统耦合进入一根光纤，结构采用模块化设计，结构较为紧凑，元器件加工成本低廉，安装工艺简单，适合规模化生产及激光显示的低成本需求。
【专利说明】激光模组
【技术领域】
[0001]本实用新型属于激光光源领域，涉及一种激光模组，特别涉及一种用于多激光器光纤耦合输出的激光模组，目标应用为激光显示所用的光源系统。
【背景技术】
[0002]由于可见光激光器的特殊参数，红蓝光为半导体激光器，发光功率仅为百毫瓦到瓦量级的出光功率，绿光激光器为倍频激光器，出光功率为瓦量级，三色激光器作为高亮度激光显示的光源来使用时需要将多个激光器集中到一起使用，目前的技术主要是将多个红蓝绿光激光器耦合到一根光纤内，再将多根光纤合为一束进入后续的投影系统。在现有激光显示光源的激光模组中，对于半导体激光器，由于激光器两个方向上的光束特性的差异，大多采用了多个柱面透镜的方式来压缩耦合光束，柱面透镜的制造成本高昂，且装配工艺复杂、定位困难，不适合规范化生产。对于半导体泵浦固体激光器来讲，由于单个激光器体积较大，难以使来自多个(大于2个)激光器的激光耦合进入一根光纤之中，限制了激光器在激光显示光源中的使用数量，从而限制了激光显示系统的最大显示亮度。
实用新型内容
[0003]本申请的发明人考虑到现有技术的上述情况而作出了本实用新型，本实用新型的主要目的在于克服现有技术的聚焦镜头系统中镜片制造成本过高、装配工艺复杂的缺点、以及半导体泵浦固体激光器难以多路耦合的缺陷，并提供一种半导体激光器及半导体泵浦固体激光器共用的激光模组，其具有结构简单、成本低廉、制造工艺简单的优点。主要应用的领域为激光显示用的可见光光源系统。
[0004]根据本实用新型的实施例，提供了一种用于投影系统的激光模组，其特征在于，所述激光模组包括:激光器底座，其中安装有多个激光器；聚焦镜头系统，用来将所述多个激光器从所述激光器底座发出的激光聚焦；光纤插座，其连接在聚焦镜头系统和光纤之间，用于将经由所述聚焦镜头系统聚焦后的激光耦合到光纤中，并经由光纤传送到投影系统；以及功率反馈系统，其连接到所述多个激光器，并包括光电二极管，所述光电二极管用来对从所述聚焦镜头系统输出的激光的功率进行检测。
[0005]根据本实用新型的实施例，所述激光器底座还包括激光器固定结构、准直透镜安装结构、以及安装在所述准直透镜安装结构中的准直透镜，所述多个激光器被安装在所述激光器固定结构中。
[0006]根据本实用新型的实施例，所述准直透镜为球透镜，所述聚焦镜头系统由多片式透镜组或者非球面透镜组成。
[0007]根据本实用新型的实施例，所述准直透镜为球透镜，所述聚焦镜头系统由球透镜组成。
[0008]根据本实用新型的实施例，所述多个激光器沿着圆形的半径排列成会聚状，从所述多个激光器发出的激光共同指向所述圆形的圆心，所述激光器底座还包括与所述多个激光器一一对应的多个反射镜，用来将从所述多个激光器发出的激光各自反射后彼此平行地输出到所述聚焦镜头系统。
[0009]根据本实用新型的实施例，所述多个激光器为6个半导体泵浦固体激光器，经由所述反射镜反射的6束激光垂直于激光器底座底面并彼此平行输出，所述6束激光相互的间距小于12毫米。
[0010]根据本实用新型的实施例，所述多个激光器是半导体激光器、固体激光器、或者其他类型的可见光激光器。
[0011]根据本实用新型的实施例，所述功率反馈系统还包括反射部分激光的分光片、以及控制电路，并且，所述功率反馈系统利用所述光电二极管对所述分光片反射的激光进行功率检测，并将所述光电二极管输出的与激光功率相对应的电信号传送到所述控制电路，从而计算出聚焦镜头系统所输出的激光的功率。
[0012]根据本实用新型的实施例，所述光纤插座其为SMA905或FC标准插头。
[0013]根据本实用新型的实施例，所述多个激光器为安装在所述激光器固定结构中的7个半导体激光器，所述准直透镜安装结构的直径与准直透镜之间为同尺寸松配合公差，利用胶水或者焊接结构来固定所述准直透镜的位置，从7个半导体激光器输出的七束激光相互平行，所述7个半导体激光器在所述激光器固定结构中被固定在正六边形的六个顶点以及六边形的中心位置，所述正六边形的边长为6.1毫米至8.1毫米。
[0014]本实用新型的优点有益效果主要体现在以下方面:本实用新型中的激光模组所使用的准直透镜和聚焦透镜均可为球透镜，该形式的激光底座可以同时满足半导体激光器TO封装方式和半导体泵浦固体激光器的安装，两种激光器安装在底座上后，后续的聚焦镜筒可以通用，提高零件的一致性，有效的降低生产成本。总体来说该激光模组的各个部件构造简单，因此其加工成本低廉、装配简单，通用性强，十分适合激光显示光源的大规模低成本生产。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为根据本实用新型的实施例的激光模组的半导体激光器的底座方案示意图；
[0016]图2为根据本实用新型的实施例的激光模组的半导体固体激光器的底座方案示意图；
[0017]图3为根据本实用新型的实施例的激光模组的聚焦镜头系统的结构示意图；
[0018]图4为根据本实用新型的实施例的激光模组的功率反馈系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]下面举出本实用新型的较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本实用新型。
[0020]图1为根据本实用新型的实施例的激光模组的半导体激光器的底座方案示意图。如图1所示，本实施例中的激光器底座I包括:半导体激光器固定结构2 ;准直透镜安装结构3 ;安装在固定结构2中的七个半导体激光器4 ;准直透镜5，其为球透镜，被放置在准直透镜安装结构3中，准直透镜安装结构3的直径与准直透镜之间为同尺寸松配合公差，准直透镜利用胶水或者焊接结构来固定位置，得到七束准直输出光束，所述七束准直输出光束相互平行(同向出射)，七束相互平行的准直光束可以保证光束经过聚焦镜头系统后在投射面上获得一个直径最小的聚焦光斑。安装在固定结构中的激光器之间的距离是根据现有的可见波段激光器的发光功率以及底座材料的散热系数建立模型，计算模拟得出具体数值。该实施例所针对的可见光激光器为出光功率IW的可见光激光器，底座的制造材料为6061铝合金，经过建模模拟计算，固定结构2中的激光器之间的相互距离可以在6.1至8.1mm的范围内，优选为7.1mm (以激光器中心计算)，在确定此距离的基础上，设计准直透镜和聚焦镜头之间的焦距比例，从而可以将7个可见光半导体激光器的光斑聚焦到芯径400um的传输光纤中去。
[0021]图2为根据本实用新型的实施例的激光模组的半导体固体激光器的底座方案示意图。如图2所示，根据本实用新型的另一实施例的激光器底座6包括半导体泵浦固体激光器固定结构7，六个半导体泵浦固体激光器8被安装在固定结构7中，由于大功率的半导体波固体激光器的散热需求(底面为散热面)，因此需要半导体泵浦固体激光器8通过内部的45°反射镜获得垂直于底面的光束输出，得到六束准直输出光束，此六束准直光束的被限制在直径12mm或者更小的圆形范围内，所述六束准直输出光束垂直于底座并相互平行输出，六束相互平行的准直光束可以保证光束经过下述的聚焦镜头系统后在焦点上获得一个焦点重合在一起的光斑，从而可以被耦合到光纤中。该实施例的技术方案可应用于现有的显示用较大功率绿光激光器。
[0022]图3为根据本实用新型的实施例的激光模组的聚焦镜头系统的结构示意图。如图3所示，根据本实用新型的实施例中的聚焦镜头系统包括镜筒结构9、由聚焦透镜10和11组成的聚焦透镜组。聚焦透镜10和11被安装在镜筒结构9中，通过镜筒结构9保证两个透镜的同心度，两个聚焦透镜10和11之间利用隔圈来保证相互距离，该距离通过ZEMAX等软件来模拟计算，从而实现聚焦的基本功能，有效地消除了球差等不利因素，有效地提高了耦合效果。该聚焦透镜组也可以是一片透镜或者更多片透镜，不仅仅限于两片。
[0023]图4为根据本实用新型的实施例的激光模组的功率反馈系统的结构示意图。如图4所示，本实施例中的功率反馈系统被安装在镜筒结构9内部，其包括分光片13、光电二极管14、控制电路15。分光片13通过一个底座固定在镜筒9内部，与出光方向成45°角，分光片13的反射率的选取需要参考光电二极管14的参数，以不超过测量阈值为准。光电二极管14的安装位置由分光片13所决定，光束以经过分光片13反射之后可以入射到在光电二极管14上为准,位置精度要求较低。输出光束通过分光片13反射,将部分光输出至光电二极管14上，光电二极管14将光能转化为电子模拟信号(与光强相关)，通过控制线路传输给控制电路15，控制电路15根据获得的电子模拟信号来监测或者控制激光器的功率输出。另外，透射通过分光片13的激光被耦合到光纤中、进入后续的投影系统。
[0024]由上，根据本实用新型的实施例的激光器底座可以支持7个半导体激光器、或者6个半导体泵浦固体激光器，该激光器底座可以满足激光器的散热要求，并且为准直透镜的安装提供定位。
[0025]其中，半导体激光器输出光斑紧密排列，输出光束按照六边形形成最紧密的排列方式，半导体激光器输出光束通过非球面透镜进行准直。
[0026]其中，半导体泵浦固体激光器输出光斑紧密排列，输出光束按照六边形形成最紧密的排列方式。[0027]聚焦镜头包括透镜镜筒，多片式透镜耦合系统或者非球面透镜耦合系统，可以有效的降低球差、畸变等不利因素。
[0028]光纤插座用于激光模组快速接入传输光纤，可以根据不同需求与各种标准插头相匹配。
[0029]功率反馈系统，其包括光电二极管和配套的控制电路，用于监测或控制激光模组的输出功率，可以得到功率恒定的激光输出。
[0030]虽然以上描述了本实用新型的【具体实施方式】，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或者修改。因此，本实用新型的保护范围由所附权利要求书限定。
[0031]综上所述，本领域的技术人员能够理解，对本实用新型的上述实施例能够做出各种修改、变型、以及替换，其均落入如所附权利要求限定的本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种用于投影系统的激光模组，其特征在于，所述激光模组包括: 激光器底座，其中安装有多个激光器； 聚焦镜头系统，用来将所述多个激光器从所述激光器底座发出的激光聚焦； 光纤插座，其连接在聚焦镜头系统和光纤之间，用于将经由所述聚焦镜头系统聚焦后的激光耦合到光纤中、并经由光纤传送到投影系统；以及 功率反馈系统，其连接到所述多个激光器，并包括光电二极管，所述光电二极管用来对从所述聚焦镜头系统输出的激光的功率进行检测。
2.根据权利要求1所述的激光模组，其特征在于，所述激光器底座还包括激光器固定结构、准直透镜安装结构、以及安装在所述准直透镜安装结构中的准直透镜，所述多个激光器被安装在所述激光器固定结构中。
3.根据权利要求2所述的激光模组，其特征在于，所述准直透镜为球透镜，所述聚焦镜头系统由多片式透镜组或者非球面透镜组成。
4.根据权利要求2所述的激光模组，其特征在于，所述准直透镜为球透镜，所述聚焦镜头系统由球透镜组成。
5.根据权利要求1所述的激光模组，其特征在于，所述多个激光器沿着圆形的半径排列成会聚状，从所述多个激光器发出的激光共同指向所述圆形的圆心， 所述激光器底座还包括与所述多个激光器一一对应的多个反射镜，用来将从所述多个激光器发出的激光各自反射后彼此平行地输出到所述聚焦镜头系统。
6.根据权利要求5所述的激光模组，其特征在于，所述多个激光器为6个半导体泵浦固体激光器，经由所述反射镜反射的6束激光垂直于激光器底座底面并彼此平行输出，所述6束激光相互的间距小于12毫米。
7.根据权利要求1所述的激光模组，其特征在于，所述多个激光器是半导体激光器、固体激光器、或者其他类型的可见光激光器。
8.根据权利要求1所述的激光模组，其特征在于，所述功率反馈系统还包括反射部分激光的分光片、以及控制电路， 并且，所述功率反馈系统利用所述光电二极管对所述分光片反射的激光进行功率检测，并将所述光电二极管输出的与激光功率相对应的电信号传送到所述控制电路，从而计算出聚焦镜头系统所输出的激光的功率。
9.根据权利要求1所述的激光模组，其特征在于，所述光纤插座为SMA905或FC标准插头。
10.根据权利要求2所述的激光模组，其特征在于，所述多个激光器为安装在所述激光器固定结构中的7个半导体激光器，所述准直透镜安装结构的直径与准直透镜之间为同尺寸松配合公差，利用胶水或者焊接结构来固定所述准直透镜的位置，从7个半导体激光器输出的七束激光相互平行，所述7个半导体激光器在所述激光器固定结构中被固定在正六边形的六个顶点以及六边形的中心位置，所述正六边形的边长为6.1毫米至8.1毫米。
【文档编号】G02B6/42GK203553607SQ201320602948
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年9月27日 优先权日:2013年9月27日
【发明者】赵振宇, 巩志华, 王玉鲁, 张大为 申请人:深圳极光世纪科技有限公司