一种垂直叠层式光路模块和一种多管芯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】，尤其涉及一种垂直叠层式光路模块和一种多管芯半导体激光器。垂直叠层式光路模块包括：一个热沉模块和N个光路单元，其中N为大于等于2的正整数；每个光路单元包括一个带辅助热沉的半导体激光芯片CoS、一个快轴准直透镜和一个慢轴准直透镜；所述热沉模块的一面呈N+1级台阶状，从低到高依次为第一级台阶至第N+1级台阶；所述第一级台阶上设置有N-1个透镜架。多管芯半导体激光器包括：台阶形底板和多个垂直叠层式光路模块；多个垂直叠层式光路模块分别固定在台阶形底板的不同台阶上。本实用新型实现了多个光路的模块化，保证了工艺重复性和稳定性，提高了多管芯半导体激光器的空间利用率。
【专利说明】一种垂直叠层式光路模块和一种多管芯半导体激光器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及激光【技术领域】，尤其涉及一种垂直叠层式光路模块和一种多管芯半导体激光器。
【背景技术】
[0002]目前的多管芯半导体激光器中，通常将多个带辅助热沉的半导体激光芯片(CoS)、多个快轴准直透镜和多个慢轴准直透镜等光学元件全部集成在同一个底板上，并且为了增大半导体激光器的功率，通常会集成更多的单元器件，这样整个半导体激光器在水平方向占用的空间就会明显增多；工作时每个CoS发出的光束经过快轴准直透镜慢轴准直透镜准直后，变为平行光束，再经过反射镜的转向，反射至耦合镜进行汇聚，最后耦合进光纤。由于CoS是焊接在底板上的，如果某个出现故障，就需要重新更换，而底板是采用高导热率的金属制成，更换CoS的过程中，会影响其它单元器件，需要重新对它们进行调校，这种所有单元器件共底板的空间集成方式不能保证产品的工艺重复性和保证不同芯片产品的之间的通用性，并且可拆卸性差，维修成本高，耗费人力，很难实现多管芯半导体激光器的批量化生产。
实用新型内容
[0003]针对上述现有技术存在的技术问题，本实用新型提供了一种垂直叠层式光路模块，本实用新型的目的还在于提供一种多管芯半导体激光器。
[0004]本实用新型公开了一种垂直叠层式光路模块，包括:一个热沉模块和N个光路单元，其中N为大于等于2的正整数；所述N个光路单元依次为第一光路单元至第N光路单元;
[0005]每个光路单元包括一个带辅助热沉的半导体激光芯片CoS、一个快轴准直透镜和一个慢轴准直透镜；
[0006]所述热沉模块的一面呈N+1级台阶状，从低到高依次为第一级台阶至第N+1级台阶；
[0007]所述第一级台阶上设置有N-1个透镜架；
[0008]每个光路单元中的快轴准直透镜分别固定在光路单元自身的CoS的前端，所述CoS的前端为CoS输出光束的那一端；
[0009]所述的N个光路单元中，第一光路单元中的CoS至第N光路单元中的CoS分别依次固定在第二级台阶至第N+1级台阶上，第一光路单元中的慢轴准直透镜直接固定在第一级台阶上，第二光路单元至第N光路单元中的慢轴准直透镜分别依次固定在不同的透镜架上；
[0010]每个透镜架由间隔一定距离且高度相等的两个立柱构成，且所述两个立柱分别设置在每个光路单元中的CoS的输出光束的两侧；
[0011]每个光路单元中的CoS的输出光束的光轴、快轴准直透镜的光轴和慢轴准直透镜的光轴在同一条直线上；
[0012]每个光路单元中的CoS的输出光束只通过光路单元自身的慢轴准直透镜；
[0013]所述的N个光路单元中的CoS的输出光束的光轴都在同一垂直平面内且相互平行。
[0014]可选的，所述热沉模块上设置有至少两个沉孔，用于将所述垂直叠层式光路模块固定到多管芯半导体激光器中的台阶形底板上；
[0015]所述热沉模块从第二级台阶至第N+1级台阶起，每级台阶的边缘都设置有一个侧边条，每个光路单元中的CoS通过侧边条定位固定在台阶上。
[0016]可选的，当N等于2时，所述垂直叠层式光路模块包括两个光路单元，分别为第一光路单元和第二光路单元；
[0017]所述热沉模块的一面呈三级台阶状，分别为第一级台阶、第二级阶台和第三级台阶；
[0018]所述热沉模块的第一级台阶上设置有一个透镜架；
[0019]所述热沉模块上设置有两个沉孔，分别为第一沉孔和第二沉孔；所述第一沉孔位于所述透镜架与所述第二级台阶之间，且设置在第一级台阶上；所述第二个沉孔设置在第三级台阶上；
[0020]所述第一光路单元中的CoS固定在第二级台阶上，慢轴准直透镜直接固定所述第一级台阶上；
[0021]所述第二光路单元中的CoS固定在第三级台阶上，慢轴准直透镜固定在透镜架上；
[0022]所述透镜架位于所述第一沉孔和所述第一光路单元中的慢轴准直透镜之间；
[0023]所述透镜架高于第二级台阶，所述透镜架低于第三级台阶，用于第一光路单元中的CoS的输出光束从所述第二光路单元中的慢轴准直透镜的下方通过，第二光路单元中的CoS的输出光束从所述第一光路单元中的慢轴准直透镜的上方通过。
[0024]可选的，当N大于2时，沿所述CoS的输出光束的传播方向，分别依次设置所述N-1个透镜架，所述N-1个透镜架分别为第N-1透镜架至第一透镜架，且高度逐渐递减；
[0025]所述垂直叠层式光路模块中相邻两个CoS的高度差相等。
[0026]可选的，当N等于3时，所述垂直叠层式光路模块包括三个光路单元，分别为第一光路单元、第二光路单元和第三光路单元；
[0027]所述第一级台阶上设置有两个透镜架，分别为第一透镜架和第二透镜架，第一透镜架低于于第二透镜架；
[0028]所述热沉模块的一面呈四级台阶状，分别为第一级台阶、第二级阶台、第三级台阶和第四级台阶；
[0029]所述第一光路单元中的CoS固定在第二级台阶上，慢轴准直透镜直接固定在所述第一级台阶上；
[0030]所述第二光路单元中的CoS固定在第三级台阶上，慢轴准直透镜固定在所述第一透镜架上；
[0031]所述第三光路单元中的CoS固定在第四级台阶上，慢轴准直透镜固定在所述第二透镜架上；
[0032]第一透镜架位于所述第二透镜架和所述第一光路单元中的慢轴准直透镜之间；
[0033]所述第二级台阶低于所述第一透镜架，所述第三级台阶低于所述第二透镜架，所述第三级台阶高于所述第一透镜架，所述第四级台阶高于所述第二透镜架，用于第一光路单元中的CoS的输出光束从所述第二光路单元中的慢轴准直透镜的下方通过，第二光路单元中的CoS的输出光束从所述第三光路单元中的慢轴准直透镜的下方通过，第二光路单元中的CoS的输出光束从所述第一光路单元中的慢轴准直透镜的上方通过，第三光路单元中的CoS的输出光束从所述第二光路单元中的慢轴准直透镜的上方通过；
[0034]所述热沉模块上设置有两个沉孔，分别为第一沉孔和第二沉孔，所述第一沉孔位于所述第二透镜架与所述第二级台阶之间，且设置在第一级台阶上，所述第二个沉孔设置在第四级台阶上；
[0035]可选的，所述垂直叠层式光路模块还包括体布拉格光栅、热敏电阻和防反片中的一种或多种；所述热沉模块采用高导热率金属制成。
[0036]本实用新型还公开了一种多管芯半导体激光器，包括:台阶形底板和多个所述的垂直叠层式光路模块；
[0037]多个垂直叠层式光路模块分别固定在台阶形底板的不同台阶上，每个固定有垂直叠层式光路模块的台阶上设置有至少两个固定孔，用于固定垂直叠层式光路模块。
[0038]可选的，所述台阶形底板采用高导热率金属制成；
[0039]可选的，所述每个固定有垂直叠层式光路模块的台阶上设置有两个固定孔，所述两个固定孔都为螺纹孔；每个垂直叠层式光路模块上的两个沉孔与每个固定有垂直叠层式光路模块的台阶上的两个固定孔的位置相对应；
[0040]所述多个垂直叠层式光路模块分别以螺纹连接的方式固定在台阶形底板的台阶上；
[0041]所述台阶形底板中相邻两个台阶的高度差相等；
[0042]每个垂直叠层式光路模块中相邻两个CoS的高度差为所述台阶形底板中相邻两个台阶的高度差的m倍，其中m为大于等于2的正整数。
[0043]可选的，所述的多管芯半导体激光器还包括:多个反射镜、一个耦合镜和一条耦合光纤;
[0044]每个垂直叠层式光路模块与η个反射镜相对应，其中η等于每个垂直叠层式光路模块中CoS的个数；
[0045]每个垂直叠层式光路模块相对应的η个反射镜沿对应垂直叠层式光路模块中CoS的输出光束的传播方向分别依次垂直固定在对应垂直叠层式光路模块所在的台阶上，且所述η个反射镜的高度逐渐增加，用于将所述对应垂直叠层式光路模块中每个光路单元中的CoS的输出光束反射至耦合镜的入射面；
[0046]所述耦合光纤位于所述耦合镜的出射面所在的一侧，且所述耦合镜的轴线与所述耦合光纤的轴线位于同一直线上。
[0047]与现有技术相比，本实用新型的技术效果为:
[0048]本实用新型通过将N个CoS、N个快轴准直透镜和N个慢轴准直透镜集成在同一热沉模块上，并且将它们在垂直方向上合理分布，组成一个独立的半导体激光单元器件，即垂直叠层式光路模块，从而实现了多个光路的模块化，充分利用了有效空间，在装调过程中可以保证很高的工艺重复性和稳定性，简化了工人操作，提升生产效率。和自动化的耦合设备相比，垂直叠层式光路模块的装调具备更多的灵活性，比自动化设备耦合效率更高，并且实现了多管芯半导体激光器的批量化生产，提高了多管芯半导体激光器的空间利用率，解决了不同多管芯产品之间产品组件通用性问题，减少产品在开发和生产过程中的成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0049]图1是本实用新型中的垂直叠层式光路模块实施例一的结构示意图；
[0050]图2是本实用新型中的垂直叠层式光路模块实施例一的A向视图；
[0051]图3是本实用新型中的垂直叠层式光路模块实施例二的结构示意图；
[0052]图4是本实用新型中的垂直叠层式光路模块实施例二的A向视图；
[0053]图5是本实用新型实施例中的多管芯半导体激光器中台阶形底板的结构示意图；
[0054]图6是本实用新型实施例中的多管芯半导体激光器的结构示意图；
[0055]图中:垂直叠层式光路模块100、200 ;热沉模块101、201 ;带辅助热沉的半导体激光芯片CoS102、202 ;快轴准直透镜103、203 ;慢轴准直透镜104、204 ;第一级台阶105、205 ；第二级台阶106、206 ;第三级台阶107、207 ;第四级台阶208 ;透镜架108 ;第一透镜架209 ；第二透镜架210 ;第一沉孔111、211 ;第二沉孔112、212 ;侧边条113、213 ;台阶形底板300 ；固定孔301 ;反射镜401 ;耦合镜402 ;耦合光纤403。
【具体实施方式】
[0056]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。
[0057]本实用新型将半导体激光器中的单元器件分别模块化，且为了充分利用空间利用率，将多个光路垂直分布在热沉模块上，组成垂直叠层式光路模块。
[0058]垂直叠层式光路模块实例一
[0059]图1是本实用新型中的垂直叠层式光路模块实施例一的结构示意图；图2是本实用新型中的垂直叠层式光路模块实施例一的A向视图。如图1和图2所示，本实用新型公开了一种垂直叠层式光路模块100，包括:一个热沉模块101和两个光路单元；两个光路单元依次为第一光路单元至第二光路单元；每个光路单元包括一个带辅助热沉的半导体激光芯片CoS102、一个快轴准直透镜103和一个慢轴准直透镜104。热沉模块101的一面呈三级台阶状，从低到高依次为第一级台阶105、第二级台阶106和第三级台阶107，即台阶的高度逐渐递增。这样设置可以方便光学元件的安装，并且有利于散热，每阶台阶的宽度可以根据各个光学元件的几何尺寸和它们在台阶上的安装位置确定。
[0060]热沉模块的第一级台阶105上设置有一个透镜架108，透镜架108是由间隔一定距离且高度相等的两个立柱构成，两个立柱分别设置在每个光路单元中的CoS的输出光束的两侧，两个立体可以和热沉模块为一体的结构；热沉模块上设置有两个沉孔，分别为第一沉孔111和第二沉孔112 ;所述第一沉孔111位于所述透镜架108与所述第二级台阶106之间，且设置在第一级台阶105上；第二个沉孔112设置在第三级台阶107上。设置有沉孔可以将垂直叠层式光路模块100通过螺钉固定到多管芯半导体激光器中的台阶形底板上，这样将垂直叠层式光路模块100固定到多管芯半导体激光器后，螺钉的头部将完全没入沉孔中，避免螺钉凸于台阶表面，遮挡CoS102输出的光束。
[0061]热沉模块从第二级台阶至第三级台阶起，每级台阶的边缘，如图1所示都设置有一个侧边条113，侧边条为长条状的突起，每个光路单元中的COS102通过侧边条113定位固定在台阶上，这样可以方便CoS的安装，便于调校。
[0062]每个光路单元中的快轴准直透镜103分别固定在光路单元自身的CoS102的前端；CoS102的前端，即为CoS102输出光束的那一端；第一光路单元中的CoS102固定在第二级台阶106上，。慢轴准直透镜直接104用胶固定第一级台阶105上；第二光路单元中的CoS102固定在第三级台阶上，慢轴准直透镜104用胶固定在透镜架108上，即透镜架108的两个立柱的顶端面上；为了保证良好的热传导，CoS102可用金属焊料进行烧结固定。透镜架108位于第一沉孔111和第一光路单元中的慢轴准直透镜104之间；安装CoS、快轴准直透镜和慢轴准直透镜时，可以通过微调架，使每个光路单元中的CoS的输出光束的光轴、快轴准直透镜的光轴和慢轴准直透镜的光轴在同一条直线上，这样可以避免光学元件的离轴引入光学相差，造成光束质量下降，影响后续的耦合效率。垂直叠层式光路模块100的两个光路单元中CoS102的输出光束的光轴都在同一垂直平面内且相互平行。
[0063]如图2所示，从垂直叠层式光路模块100的A向观察每个光路单元中CoS102的输出光束传播路径示意图，如箭头所示。透镜架108高于第二级台阶106，透镜架108低于第三级台阶107，用于第一光路单元中的CoS102的输出光束从第二光路单元中的慢轴准直透镜104的下方通过，第二光路单元中的CoS102的输出光束从所述第一光路单元中的慢轴准直透镜104的上方通过。
[0064]为了确保每个光路单元中的CoS102的输出光束只通过光路单元自身的慢轴准直透镜104，要选用适合高度的慢轴准直透镜。
[0065]垂直叠层式光路模块实施例二
[0066]图3是本实用新型中的垂直叠层式光路模块实施例二的结构示意图；图4是本实用新型中的垂直叠层式光路模块实施例二的A向视图。如图3和图4所示，本实用新型公开了一种垂直叠层式光路模块200,包括:一个热沉模块201和三个光路单兀,分别为第一光路单元、第二光路单元和第三光路单元。每个光路单元包括一个带辅助热沉的半导体激光芯片CoS202、一个快轴准直透镜203和一个慢轴准直透镜204 ;热沉模块201台阶呈四级台阶状，分别为第一级台阶205、第二级阶台206、第三级台阶207和第四级台阶208，第一级台阶至第四级台阶的高度逐渐递增；第一级台阶205上设置有两个透镜架，从第一级台阶205与第二级台206的边界所在的一侧起，沿每个光路单元中的CoS的输出光束的传播方向，分别依次设置上述两个透镜架，且高度逐渐递减，上述两个透镜架分别为第二透镜架210和第一透镜架209，第二透镜架210高于第一透镜架209。
[0067]每个光路单元中的快轴准直透镜203分别固定在光路单元自身的CoS202的前端，所述CoS202的前端为CoS202输出光束的那一端。
[0068]第一光路单元中的CoS202固定在第二级台阶206上，第一光路单元中的慢轴准直透镜204直接固定在第一级台阶205上；第二光路单元中的CoS202固定在第三级台阶207上，第二光路单元中的慢轴准直透镜204固定在第一透镜架209上，即透镜架209的两个立柱的顶端面上。
[0069]第三光路单元中的CoS202固定在第四级台阶208上，第三光路单元中的慢轴准直透镜204固定在第二透镜架210上，即透镜架210的两个立柱的顶端面上；使每个光路单元中的CoS的输出光束的光轴、快轴准直透镜的光轴和慢轴准直透镜的光轴在同一条直线上的安装调节方式和作用同实施例一相同。垂直叠层式光路模块200的三个光路单元中的CoS的输出光束的光轴都在同一垂直平面内且相互平行。
[0070]垂直叠层式光路模块200中所有相邻两个CoS的高度差都相等，即第四级台阶208上的CoS与第三级台阶207上的CoS的高度差等于第三级台阶207上的CoS与第二级台阶206上的CoS的高度差。
[0071]如图4所示，从垂直叠层式光路模块200的A向观察每个光路单元中CoS的输出光束传播路径示意图，如箭头所示。第一透镜架209位于第二透镜架210和第一光路单元中的慢轴准直透镜之间；第二级台阶206低于第一透镜架209，第三级台阶207低于第二透镜架210，第三级台阶207高于第一透镜架209，第四级台阶208高于第二透镜架204，用于第一光路单元中的CoS的输出光束从第二光路单元中的慢轴准直透镜的下方通过，第二光路单元中的CoS的输出光束从第三光路单元中的慢轴准直透镜的下方通过，第二光路单元中的CoS的输出光束从第一光路单元中的慢轴准直透镜的上方通过，第三光路单元中的CoS的输出光束从第二光路单元中的慢轴准直透镜的上方通过，为了确保每个光路单元中的CoS的输出光束只通过光路单元自身的慢轴准直透镜，要选用适合高度的慢轴准直透镜。
[0072]热沉模块上设置有两个沉孔，分别为第一沉孔211和第二沉孔212 ;第一沉孔211位于所述第二透镜架210与所述第二级台阶206之间，且设置在第一级台阶205上；第二个沉孔212设置在第四级台阶208上。
[0073]热沉模块从第二级台阶至第四级台阶起，每级台阶的边缘，如图3所示都设置有一个侧边条213，侧边条为长条状的突起，每个光路单元中的CoS213通过侧边条213定位固定在台阶上。
[0074]两个沉孔和侧边条的作用和实施一中的作用相同。
[0075]在实施例一和实施二中，为了保证良好的散热性，热沉模块可以采用高导热率金属制成，例如:铜。热沉模块上还可以固定体布拉格光栅、热敏电阻、防反片中的一种或多种。慢轴准直透镜还可以固定在透镜架的两个立柱的之间，即慢轴准直透镜悬挂固定在两个立柱之间。沉孔的位置还可以根据实际情况的来确定。
[0076]以下进一步具体描述包括7个垂直叠层式光路模块的多管芯半导体激光器的实施例。
[0077]多管芯半导体激光器实施例
[0078]图5是本实用新型实施例中的多管芯半导体激光器中台阶形底板的结构示意图，图6是本实用新型实施例中的多管芯半导体激光器的结构示意图。如图5和6所示，本实施例公开了一种多管芯半导体激光器，包括:台阶形底板300和多个垂直叠层式光路模块100 ;多管芯半导体激光器还包括:多个反射镜401、一个耦合镜402和一条耦合光纤403 ；
[0079]多个垂直叠层式光路模块100分别通过用螺钉固定在台阶形底板300的不同台阶上，每个固定有垂直叠层式光路模块100的台阶上设置有两个固定孔301，用于固定垂直叠层式光路模块100。两个固定孔301都为螺纹孔；每个垂直叠层式光路模块上的两个沉孔与每个固定有垂直叠层式光路模块的台阶上的两个固定孔的位置相对应；台阶形底板300中所有相邻两个台阶的高度差都相等；每个垂直叠层式光路模块100中相邻两个CoS的高度差为台阶形底板300中相邻两个台阶的高度差的m倍，其中m为大于等于2的正整数，此方式可以保证每个垂直叠层式光路模块100中CoS的输出光束在经过反射镜401反射后空间排布彼此不交叠。
[0080]每个垂直叠层式光路模块与两个反射镜401相对应；每个垂直叠层式光路模块100相对应的两个反射镜401沿对应垂直叠层式光路模块100中CoS的输出光束的传播方向分别依次垂直固定在对应垂直叠层式光路模块100所在的台阶上，且两个反射镜401的高度逐渐增加，每个反射镜401的反射面和与之相对应的垂直叠层式光路模块100上的快轴准直透镜的光轴和慢轴准直透镜的光轴所在的直线所成的夹角为45°，用于将对应垂直叠层式光路模块100中每个光路单元中的CoS的输出光束反射至耦合镜402的入射面；其中，每个垂直叠层式光路模块100中第一光路单元的CoS的输出光束由高度较低的那个反射镜401进行反射,第二光路光单兀的CoS的输出光束由另一个反射镜401进行反射。为保证每个垂直叠层式光路模块100中的两条光束都由各自对应的反射镜401进行反射，反射镜401的高度要根据实际情况来确定。
[0081]耦合光纤403位于耦合镜402的出射面所在的一侧，且耦合镜402的轴线与耦合光纤403的轴线位于同一直线上。
[0082]反射至耦合镜402的入射面的光束为平行光束，平行光束最后经耦合镜402汇聚后，稱合进稱合光纤403。
[0083]为了保证良好的散热性，台阶形底板300可以采用高导热率金属制成，例如:铜。
[0084]本实用新型的另一个实施例中，多管芯半导体激光器的台阶形底板还可根据实施例二中的垂直叠层式光路模块200的具体尺寸来设计台阶形底板中台阶的高度和固定孔的位置，并将实施例二中的多个垂直叠层式光路模块200分别固定安装在台阶上，组装成多管芯半导体激光器。每个垂直叠层式光路模块200与三个反射镜相对应。相对的三个反射镜的高度和位置关系与包括垂直叠层式光路模块100的多管芯半导体激光器实施例确定的方法相同。
[0085]综上所述，本实用新型通过将具有相同个数的CoS、快轴准直透镜和慢轴准直透镜集成在同一热沉模块上，并且将它们在垂直方向上合理分布，组成一个垂直叠层式光路模块，从而实现了多个光路的模块化，在装调过程中可以保证很高的工艺重复性和稳定性。实现了多芯片半导体激光器的批量化生产，提高了多管芯半导体激光器的空间利用率，解决了不同多芯片产品之间多芯片产品组件通用性问题。
[0086]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。
【权利要求】
1.一种垂直叠层式光路模块，其特征在于，包括:一个热沉模块和N个光路单元，其中N为大于等于2的正整数；所述N个光路单元依次为第一光路单元至第N光路单元； 每个光路单元包括一个带辅助热沉的半导体激光芯片CoS、一个快轴准直透镜和一个慢轴准直透镜； 所述热沉模块的一面呈N+1级台阶状，从低到高依次为第一级台阶至第N+1级台阶； 所述第一级台阶上设置有N-1个透镜架； 每个光路单元中的快轴准直透镜分别固定在光路单元自身的CoS的前端，所述CoS的前端为CoS输出光束的那一端；所述的N个光路单元中，第一光路单元中的CoS至第N光路单元中的CoS分别依次固定在第二级台阶至第N+1级台阶上，第一光路单元中的慢轴准直透镜直接固定在第一级台阶上，第二光路单元至第N光路单元中的慢轴准直透镜分别依次固定在不同的透镜架上；每个透镜架由间隔一定距离且高度相等的两个立柱构成，且所述两个立柱分别设置在每个光路单元中的CoS的输出光束的两侧； 每个光路单元中的CoS的输出光束的光轴、快轴准直透镜的光轴和慢轴准直透镜的光轴在同一条直线上； 每个光路单元中的CoS的输出光束只通过光路单元自身的慢轴准直透镜； 所述的N个光路单元中的CoS的输出光束的光轴都在同一垂直平面内且相互平行。
2.根据权利要求1所述的垂直叠层式光路模块，其特征在于，所述热沉模块上设置有至少两个沉孔，用于将所述垂直叠层式光路模块固定到多管芯半导体激光器中的台阶形底板上； 所述热沉模块从第二级台阶至第N+1级台阶起，每级台阶的边缘都设置有一个侧边条，每个光路单元中的CoS通过侧边条定位固定在台阶上。
3.根据权利要求2所述的垂直叠层式光路模块，其特征在于，当N等于2时，所述垂直叠层式光路模块包括两个光路单元，分别为第一光路单元和第二光路单元； 所述热沉模块的一面呈三级台阶状，分别为第一级台阶、第二级阶台和第三级台阶； 所述热沉模块的第一级台阶上设置有一个透镜架； 所述热沉模块上设置有两个沉孔，分别为第一沉孔和第二沉孔；所述第一沉孔位于所述透镜架与所述第二级台阶之间，且设置在第一级台阶上；所述第二个沉孔设置在第三级台阶上； 所述第一光路单元中的CoS固定在第二级台阶上，慢轴准直透镜直接固定所述第一级台阶上； 所述第二光路单元中的CoS固定在第三级台阶上，慢轴准直透镜固定在透镜架上； 所述透镜架位于所述第一沉孔和所述第一光路单元中的慢轴准直透镜之间； 所述透镜架高于第二级台阶，所述透镜架低于第三级台阶，用于第一光路单元中的CoS的输出光束从所述第二光路单元中的慢轴准直透镜的下方通过，第二光路单元中的CoS的输出光束从所述第一光路单元中的慢轴准直透镜的上方通过。
4.根据权利要求2所述的垂直叠层式光路模块，其特征在于，当N大于2时，沿所述CoS的输出光束的传播方向，分别依次设置所述N-1个透镜架，所述N-1个透镜架分别为第N-1透镜架至第一透镜架，且高度逐渐递减； 所述垂直叠层式光路模块中相邻两个CoS的高度差相等。
5.根据权利要求4所述的垂直叠层式光路模块，其特征在于， 当N等于3时，所述垂直叠层式光路模块包括三个光路单元，分别为第一光路单元、第二光路单元和第三光路单元； 所述第一级台阶上设置有两个透镜架，分别为第一透镜架和第二透镜架，第一透镜架低于于第二透镜架； 所述热沉模块的一面呈四级台阶状，分别为第一级台阶、第二级阶台、第三级台阶和第四级台阶； 所述第一光路单元中的CoS固定在第二级台阶上，慢轴准直透镜直接固定在所述第一级台阶上； 所述第二光路单元中的CoS固定在第三级台阶上，慢轴准直透镜固定在所述第一透镜架上； 所述第三光路单元中的CoS固定在第四级台阶上，慢轴准直透镜固定在所述第二透镜架上； 第一透镜架位于所述第二透镜架和所述第一光路单元中的慢轴准直透镜之间； 所述第二级台阶低于所述第一透镜架，所述第三级台阶低于所述第二透镜架，所述第三级台阶高于所述第一透镜架，所述第四级台阶高于所述第二透镜架， 用于第一光路单元中的CoS的输出光束从所述第二光路单元中的慢轴准直透镜的下方通过，第二光路单元中的CoS的输出光束从所述第三光路单元中的慢轴准直透镜的下方通过，第二光路单元中的CoS的输出光束从所述第一光路单元中的慢轴准直透镜的上方通过，第三光路单元中的CoS的输出光束从所述第二光路单元中的慢轴准直透镜的上方通过； 所述热沉模块上设置有两个沉孔，分别为第一沉孔和第二沉孔，所述第一沉孔位于所述第二透镜架与所述第二级台阶之间，且设置在第一级台阶上，所述第二个沉孔设置在第四级台阶上。
6.根据权利要求1-5中任一所述的垂直叠层式光路模块,其特征在于,所述垂直叠层式光路模块还包括体布拉格光栅、热敏电阻和防反片中的一种或多种；所述热沉模块采用高导热率金属制成。
7.一种多管芯半导体激光器，其特征在于，包括:台阶形底板和多个如权利要求3-5中任一所述的垂直叠层式光路模块； 多个垂直叠层式光路模块分别固定在台阶形底板的不同台阶上，每个固定有垂直叠层式光路模块的台阶上设置有至少两个固定孔，用于固定垂直叠层式光路模块。
8.根据权利要求7所述的多管芯半导体激光器，其特征在于，所述台阶形底板采用高导热率金属制成。
9.根据权利要求7所述的多管芯半导体激光器，其特征在于， 所述每个固定有垂直叠层式光路模块的台阶上设置有两个固定孔，所述两个固定孔都为螺纹孔；每个垂直叠层式光路模块上的两个沉孔与每个固定有垂直叠层式光路模块的台阶上的两个固定孔的位置相对应； 所述多个垂直叠层式光路模块分别以螺纹连接的方式固定在台阶形底板的台阶上； 所述台阶形底板中相邻两个台阶的高度差相等； 每个垂直叠层式光路模块中相邻两个CoS的高度差为所述台阶形底板中相邻两个台阶的高度差的m倍，其中m为大于等于2的正整数。
10.根据权利要求9所述的多管芯半导体激光器，其特征在于，所述的多管芯半导体激光器还包括:多个反射镜、一个稱合镜和一条稱合光纤； 每个垂直叠层式光路模块与η个反射镜相对应，其中η等于每个垂直叠层式光路模块中CoS的个数； 每个垂直叠层式光路模块相对应的η个反射镜沿对应垂直叠层式光路模块中CoS的输出光束的传播方向分别依次垂直固定在对应垂直叠层式光路模块所在的台阶上，且所述η个反射镜的高度逐渐增加，用于将所述对应垂直叠层式光路模块中每个光路单元中的CoS的输出光束反射至耦合镜的入射面； 所述耦合光纤位于所述耦合镜的出射面所在的一侧，且所述耦合镜的轴线与所述耦合光纤的轴线位于同一直线上。
【文档编号】H01S5/024GK203951037SQ201420380886
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年7月10日 优先权日:2014年7月10日
【发明者】杨朝栋, 姜笑尘, 刘瑞, 高燕燕, 何晓光 申请人:北京凯普林光电科技有限公司