专利名称：半导体激光器多管对称式光纤耦合装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种半导体激光器多管光纤耦合装置，属于多只半导体激光器光
束整合技术领域。
背景技术：
半导体激光器因其电光转效率高，寿命长，体积小，价格低廉等优势，发展十分迅 速，应用领域越来越广泛。受半导体激光器P-N结生长工艺及激光激活区散热条件的限制， 要想实现半导体激光器大功率输出靠单只激光管难以实现。虽然可以将多只半导体激光 器做成激光巴条，受到激光器输出发散角的限制，统一整合光束将巴条激光器发出的光耦 合到一根光纤中输出，技术难度大、生产成本高，而且在巴条激光器中各单个发光体采用并 联供电工作方式，考虑到工作时的热串导，工作稳定性差，提高整体的激光输出功率比较困 难。 单管激光器其发光点单独置于各自的散热器中，导热性能好，易于光束整形，可实 现多只管的串联供电。对于需要恒流供电的半导体激光器来讲，串联较并联工作方式更容 易减少电路中的线耗提高激光器的输出功率。 因此，对多只单个激光器串联供电并将光束整合在一起，通过一根光纤耦合输出 是提高半导体激光器输出功率有效方法。 常用的多管光束整合方式如图1所示，多个半导体激光器4发出的光经各自的 平面45度反射镜2反射到凹面反射镜3上，其光路遵循各平面反射镜虚象点相交一点的 原则，经凹面反射镜2反射后的光线聚焦到一点，最后通过光纤1耦合输出，此种耦合方 式较简单受空间限制能够整合的半导体激光器数量有限，一般是5-6只。中国专利文献 CN101435900公开了一种《多只半导体激光器的光纤耦合方法》，如图2所示，该方法是使所
有半导体激光器的快轴发散角均小于或等于1度，分为两部分放置在一凹面反射镜聚焦成 像点的两侧，其中一侧各个半导体激光器的发光点通过45度反射镜2反射后都集中在凹面 反射镜3聚焦成像的点上，另一侧的各半导体激光器发光点通过45度反射镜2反射后的虚 像点都集中在凹面反射镜3聚焦成像的点上，然后再通过一个复合透镜将所有半导体激光 器的光束汇聚到一点，并通过一根光纤耦合输出或通过光学系统将光束整成准平行光束输 出。这种采用胶合透镜与凹面反射镜组合的光束整合方式，半导体激光器的整合数量较图1 的整合方式要多，但要采用一个胶合透镜消球差，或用复合透镜5，但不管用哪种方式整合 后的激光器外形尺寸较大，胶合透镜到光纤1耦合端口之间的空间闲置，另外，对于同样大 小孔径的凹面反射镜和透镜，透镜的有效孔径会比凹面反射镜的小，对于一个点光源来说， 入射到凹面反射镜上的最大倾斜角，要比入射到相同孔径的透镜上的最大倾斜角大，也就 是说凹面反射镜能比相同孔径的透镜收集到更大倾斜角的光线，即用凹面反射镜能比用相 同孔径的透镜整合更多的激光器。
发明内容针对目前多管光束中存在的整合数量少或空间利用率低的问题，本实用新型提供 一种可整合更多半导体激光器并且整合后外形体积小的半导体激光器多管对称式光纤耦 合装置。 本实用新型的半导体激光器多管对称式光纤耦合装置采用以下技术解决方案 该半导体激光器多管对称式光纤耦合装置包括外壳、光纤适配器、激光器座、45度 反射镜和棱镜，外壳上设有光纤适配器接口 ，在外壳的光纤适配器接口上连接有光纤适配 器，棱镜上镀有全反膜，棱镜固定在外壳中，在棱镜的左右两侧安装有位置对称的两组激光 器座、两组45度反射镜和两个凹面反射镜棱镜，两组激光器座的激光器座数量相同，每个 激光器座对应一个45度反射镜，棱镜的前方安装有用凹、凸透镜组成的光学系统。 上述装置的应用过程如下 在每个激光器座上安装一个半导体激光器，半导体激光器的快轴发散角已经压縮 至小于或等于1度。因为所有半导体激光器分为位置左右对称的两部分，就形成了对称光 路。左部分的每个半导体激光器均通过各自对应的45度反射镜将半导体激光器发出的光 反射到同一个凹面反射镜上，经凹面反射镜反射后的光束通过一个棱镜交于一点；同样，右 部分的每个半导体激光器也均通过各自对应的45度反射镜将半导体激光器发出的光反射 到同一个凹面反射镜上，经凹面反射镜反射后的光束也通过棱镜交于一点。这样就使对称 光路左右两部分的光线以同样的方法汇聚到同一点上，最后用凹、凸透镜组成的光学系统 将光束再次整形后经光纤耦合输出。这样不仅可以加长光路使光纤连接口不会凹入激光器 的包装壳内，还可压縮光束发散角达到光纤耦合要求。 本实用新型左右两侧均采用凹面反射镜，在同样焦距的凹面反射镜及胶合透镜的 条件下可使半导体激光整合数量增加40%以上，而最终整合后的外形还可縮小40%，光纤 耦合端口激光亮度更高。
图1是现有采用凹反镜对多只半导体激光器光束整合的示意图。 图2是采用胶合透镜与凹面反射镜结合光束整合的示意图。 图3是本实用新型的结构示意图。 其中1、光纤，2、45度反射镜，3、凹面反射镜，4、半导体激光器，5、复合透镜，6、激 光器座，7、光学系统，8、棱镜，9、光纤适配器，10、外壳。
具体实施方式本实用新型的结构如图3所示，包括外壳10、光纤适配器9、激光器座6、45度反射 镜2和棱镜8，外壳10上设有光纤适配器接口 ，在外壳的光纤适配器接口上连接有光纤适配 器9。棱镜8上镀有全反膜，棱镜8通过机械定位固定在外壳10上。在棱镜8的左右两侧 安装有位置对称的两组激光器座6、两组45度反射镜2和两个凹面反射镜棱镜3，两组激光 器座的数量相同，每个激光器座6对应一个45度反射镜2。棱镜8的前方安装有用凹、凸透 镜组成的光学系统7。 本实用新型的结构将光路分成左右对称的两部分。应用时，首先用柱透镜压縮每个半导体激光器4的快轴发散角，使其快轴发散角小于或等于1度。再将每个半导体激光 器4固定在对应的激光器座6上，各激光器座6相互绝缘，以便对各个半导体激光器进行串 联供电。棱镜8每一侧的每个半导体激光器4发出的光通过采用对应的45度反射镜2反 射到对应的凹面反射镜3上。调整棱镜8左右两侧的每个45度反射镜及其对应的凹面反 射镜，使其光斑聚集在棱镜8的顶端前同一点，45度反射镜调好后用胶固定。这样，45度反 射镜2将各自激光器4进行反射，经凹面反射镜2反射后的光束通过棱镜8交于一点。对 称光路的左右两部分的光线以同样的方法汇聚到棱镜8的同一点上。分别调整光学系统7 中的凹、凸透镜使激光束通过光纤适配器9耦合到光纤中去输出。这样不仅可以加长光路 使光纤连接口不会凹入激光器的包装壳内，还可压縮光束发散角达到光纤耦合要求。
权利要求一种半导体激光器多管对称式光纤耦合装置，包括外壳、光纤适配器、激光器座、45度反射镜和棱镜，外壳上设有光纤适配器接口，在外壳的光纤适配器接口上连接有光纤适配器，其特征是棱镜上镀有全反膜，棱镜固定在外壳中，在棱镜的左右两侧安装有位置对称的两组激光器座、两组45度反射镜和两个凹面反射镜棱镜，两组激光器座的激光器座数量相同，每个激光器座对应一个45度反射镜，棱镜的前方安装有用凹、凸透镜组成的光学系统。
专利摘要本实用新型提供了一种半导体激光器多管对称式光纤耦合装置。该半导体激光器多管对称式光纤耦合装置包括外壳、光纤适配器、激光器座、45度反射镜和棱镜，外壳上设有光纤适配器接口，在外壳的光纤适配器接口上连接有光纤适配器，棱镜上镀有全反膜，棱镜固定在外壳中，在棱镜的左右两侧安装有位置对称的两组激光器座、两组45度反射镜和两个凹面反射镜棱镜，两组激光器座的激光器座数量相同，每个激光器座对应一个45度反射镜，棱镜的前方安装有用凹、凸透镜组成的光学系统。本实用新型左右两侧均采用凹面反射镜，在同样焦距的凹面反射镜及胶合透镜的条件下可使半导体激光整合数量增加40％以上，而最终整合后的外形还可缩小40％。
文档编号H01S5/06GK201504012SQ20092022722
公开日2010年6月9日 申请日期2009年9月24日 优先权日2009年9月24日
发明者冯传胜, 李宇飞, 李群, 赵圣之 申请人:山东大学