一种光纤耦合半导体激光器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及激光【技术领域】，公开了一种光纤耦合半导体激光器，包括依光路设置的LD芯片阵列、耦合系统和光纤阵列，所述光纤阵列包括多根并排的耦合光纤，其输入端与所述LD芯片阵列的各LD芯片发光面一一对应；所述耦合光纤包括横截面为矩形或跑道形状的带状纤芯和横截面也为矩形或跑道形状的带状包层，带状纤芯的横截面窄方向传播单横模激光，宽方向传播多横模激光；各耦合光纤输出端面根据需求排列。采用带状纤芯和带状包层的耦合光纤对半导体激光器一个方向为基横模、另一方向为多横模的激光进行耦合传输，既大大提高了激光的耦合效率，又能保持半导体激光快轴方向基横模的传输特性，可大大提高激光输出亮度。
【专利说明】一种光纤耦合半导体激光器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及激光【技术领域】，尤其涉及一种光纤耦合半导体激光器。
【背景技术】
[0002]目前高亮度半导体激光器激光功率，单芯片条可达30W，未来也许可达上百瓦，其发光区面积也达到I X 100 μ m至毫米量级。为了得到更高功率、高亮度半导体激光输出，通常采用半导体激光bar条来提高输出的激光功率和亮度。但是bar条结构芯片成直线排布方式，不能将能量集中在一起。为了得到更高亮度的激光输出，通常是将bar条输出的激光用光纤耦合后再将光纤重新排布，得到光强随意分布的激光输出，且使得装配更为简易。
[0003]目前半导体激光器bar条结构的光纤耦合，因为空间原因，大多采用透镜或透镜组分别将bar条上每个发光芯片的光聚焦到一根光纤中，然后将光纤末端进行捆扎或按照某种方式进行排布来获得高亮度、高功率激光输出。但是激光bar条的LD芯片发光面一般为矩形，发出的激光一个方向为单横模，另一个方向为多横模，若用单模光纤耦合，其耦合效率极低，输出光功率损耗严重。若用多模光纤耦合，虽然耦合效率有所提高，但是破坏了激光快轴方向基横模的传输特性，影响了输出激光的亮度。
【发明内容】
[0004]为解决上述问题，本实用新型提出一种光纤耦合半导体激光器，既大大提高了激光的耦合效率，又能保持半导体激光快轴方向基横模的传输特性，可大大提高激光输出亮度。
[0005]为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为:一种光纤耦合半导体激光器，包括依光路设置的LD芯片阵列、耦合系统和光纤阵列，所述光纤阵列包括多根并排的耦合光纤，其输入端与所述LD芯片阵列的各LD芯片发光面一一对应；所述耦合光纤包括横截面为矩形或跑道形状的带状纤芯和横截面也为矩形或跑道形状的带状包层，带状纤芯的横截面窄方向传播单横模激光，宽方向传播多横模激光；所述各LD芯片发出的激光快轴方向为基横模、慢轴方向为多横模输出，经耦合系统后，快轴方向的基横模耦合到耦合光纤带状纤芯的窄方向上，慢轴方向的多横模耦合到带状纤芯的宽方向上；各耦合光纤输出端面根据需求排列。
[0006]进一步的，所述耦合系统包括微柱面透镜阵列和光纤透镜阵列；所述光纤透镜阵列周期与光纤阵列的耦合光纤周期一致，光纤透镜阵列的各光纤透镜设于各耦合光纤的输入端面上；所述微柱面透镜阵列的周期与LD芯片阵列的周期一致；微柱面透镜阵列的各微柱面透镜将各LD芯片发出激光的慢轴方向多横模聚焦耦合到带状纤芯的宽方向上；各耦合光纤输入端面上的光纤透镜将LD芯片发出激光的快轴方向基横模聚焦耦合到带状纤芯的窄方向上。
[0007]进一步的，所述LD芯片阵列固定于一散热基板上；所述光纤阵列的输入端固定于一固定条上。[0008]进一步的，所述带状纤芯窄方向尺寸为1-10 μ m，宽方向尺寸与LD芯片发光面长
度一致。
[0009]本实用新型的有益效果为:通过采用带状纤芯和带状包层的耦合光纤对半导体激光器一个方向为基横模、另一方向为多横模的激光进行耦合传输，既大大提高了激光的耦合效率，又能保持半导体激光快轴方向基横模的传输特性，可大大提高激光输出亮度，且可根据需要获得不同光斑形状、不同光强分布的激光输出。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本实用新型激光器实施例结构示意图；
[0011]图2为本实用新型光纤阵列横截面结构示意图；
[0012]图3为本实用新型光纤阵列输出端排列方式示意图。
[0013]附图标示:10、LD芯片阵列；11、LD芯片；20、微柱面透镜阵列；30、光纤阵列；31、耦合光纤；311、带状纤芯；312、带状包层；40、散热基板；50、固定条。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图和【具体实施方式】，对本实用新型做进一步说明。
[0015]本实用新型通过采用带状纤芯和带状包层的耦合光纤对半导体激光器一个方向为基横模、另一方向为多横模的激光进行耦合传输，既大大提高了激光的耦合效率，又能保持半导体激光快轴方向基横模的传输特性，可大大提高激光输出亮度，且可根据需要获得不同光斑形状、不同光强分布的激光输出。
[0016]具体的，如图1-3所示的实施例，该光纤耦合半导体激光器包括依光路设置的LD芯片阵列10、耦合系统和光纤阵列30。其中，光纤阵列30包括多根并排的耦合光纤31，其输入端与LD芯片阵列10的各LD芯片11发光面 对应。如图2和3所不,稱合光纤31包括横截面为矩形或跑道形状的带状纤芯311和横截面也为矩形或跑道形状的带状包层312，带状纤芯311的横截面窄方向传播单横模激光，宽方向传播多横模激光。各LD芯片11发出的激光快轴方向为基横模、慢轴方向为多横模输出，经耦合系统后，快轴方向的基横模耦合到耦合光纤31带状纤芯311的窄方向上，慢轴方向的多横模耦合到带状纤芯311的宽方向上；各1禹合光纤31输出端面根据需求排列。
[0017]该实施例中，如图1所示，耦合系统包括微柱面透镜阵列20和光纤透镜阵列。其中，光纤透镜阵列周期与光纤阵列30的耦合光纤31周期一致，光纤透镜阵列的各光纤透镜设于各耦合光纤31的输入端面上；微柱面透镜阵列20的周期与LD芯片阵列10的周期一致。微柱面透镜阵列20的各微柱面透镜将各LD芯片11发出激光的慢轴方向多横模聚焦耦合到带状纤芯311的宽方向上；各耦合光纤31输入端面上的光纤透镜将LD芯片11发出激光的快轴方向基横模聚焦耦合到带状纤芯311的窄方向上。耦合光纤31内的激光仍然以一个方向单横模，另一个方向多横模的方式传输，如此既能大大提高激光的耦合效率，又不破坏半导体激光快轴方向基横模的传输特性。
[0018]该实施例中，LD芯片阵列10固定在一散热基板40上，各LD芯片11发光面分别对应微柱面透镜阵列20的一个微柱面透镜。光纤阵列30的耦合光纤31采用的是横截面为跑道形状的带状纤芯311和带状包层312，各耦合光纤31扁平地排列于一固定条50上，分别与LD芯片11 对应。带状纤芯311窄方向的尺寸在1-10 μ m之间,传播单横模激光，其宽方向尺寸与LD芯片发光面长度一致,传播多横模激光。LD芯片阵列10的各LD芯片11发射的激光，快轴方向的基横模经微柱面透镜阵列20后入射到光纤透镜阵列上，由光纤透镜聚焦耦合到带状纤芯311的窄方向上；激光慢轴方向的多横模经微柱面透镜阵列20聚焦耦合到带状纤芯312的宽方向上，各LD芯片11发射的激光在各耦合光纤31内继续以一个方向单横模、另一个方向多横模的方式传输，保持了半导体激光快轴方向基横模的传输特性。
[0019]在光纤阵列30的输出端，可以根据需要对各耦合光纤31进行重组，以获得不同光斑形状、不同光强分布的激光输出。如图3所不,可以将各f禹合光纤31叠加在一起,使得输出光斑长宽比接近1，这样便可大大提高了输出激光的亮度。
[0020]尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上对本实用新型做出的各种变化，均为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种光纤耦合半导体激光器，包括依光路设置的LD芯片阵列、耦合系统和光纤阵列，所述光纤阵列包括多根并排的耦合光纤，其输入端与所述LD芯片阵列的各LD芯片发光面一一对应；其特征在于:所述耦合光纤包括横截面为矩形或跑道形状的带状纤芯和横截面也为矩形或跑道形状的带状包层，带状纤芯的横截面窄方向传播单横模激光，宽方向传播多横模激光；所述各LD芯片发出的激光快轴方向为基横模、慢轴方向为多横模输出，经耦合系统后，快轴方向的基横模耦合到耦合光纤带状纤芯的窄方向上，慢轴方向的多横模耦合到带状纤芯的宽方向上；各耦合光纤输出端面根据需求排列。
2.如权利要求1所述光纤耦合半导体激光器，其特征在于:所述耦合系统包括微柱面透镜阵列和光纤透镜阵列；所述光纤透镜阵列周期与光纤阵列的耦合光纤周期一致，光纤透镜阵列的各光纤透镜设于各耦合光纤的输入端面上；所述微柱面透镜阵列的周期与LD芯片阵列的周期一致；微柱面透镜阵列的各微柱面透镜将各LD芯片发出激光的慢轴方向多横模聚焦耦合到带状纤芯的宽方向上；各耦合光纤输入端面上的光纤透镜将LD芯片发出激光的快轴方向基横模聚焦耦合到带状纤芯的窄方向上。
3.如权利要求1或2所述光纤耦合半导体激光器，其特征在于:所述LD芯片阵列固定于一散热基板上；所述光纤阵列的输入端固定于一固定条上。
4.如权利要求1或2所述光纤耦合半导体激光器，其特征在于:所述带状纤芯窄方向尺寸为1-10 V- m,宽方向尺寸与LD芯片发光面长度一致。
【文档编号】H01S5/065GK203800378SQ201420174495
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年4月11日 优先权日:2014年4月11日
【发明者】吴砺, 孙正国, 贺坤, 柏天国 申请人:福州高意通讯有限公司