高密度集成大功率激光器的制作方法

本实用新型涉及激光器技术领域，尤其是一种高密度集成大功率激光器。

背景技术：

在半导体激光器领域，体积小、功率大已成为实际应用和生产发展趋势，单个大功率450nm激光器晶体管目前无法实现百瓦级别功率的光输出，而且单个大功率激光器晶体管制作难度大且价格高昂，不利于普及推广使用。半导体450nm激光器想要获得大功率的光输出，需要在激光器上长期加载大功率的工作电流，工作电流越大，对激光器的损耗越快，而且封装散热方式在一定程度上也会影响半导体激光器的使用寿命。现有的激光器在出现异常或失效时，需要整体进行更换，既打断正常的工作状态，影响设备的持续运行，又存在整体报废导致的成本高等缺陷。

技术实现要素：

本申请人针对上述现有激光器存在的单个大功率激光器实现较为困难、激光器损耗快、使用寿命短、出现失效时需要整体更换、打断工作状态等缺点，提供了一种结构合理的高密度集成大功率激光器，能够实现大功率光输出，具有低成本、高功率、易实现等优点，还可以在部分晶体管光源失效时，启动备用单元自修复，保障工作的继续进行，有效延长使用寿命。

本实用新型所采用的技术方案如下：

一种高密度集成大功率激光器，在底座上安装多个光束输出单元，多个光束输出单元排列在一起，所有光束输出单元中的光纤的输出端以阵列的方式集成在一起形成光纤阵列，并与耦合透镜相对应，耦合透镜对光纤阵列中的光束进行耦合，然后经输出光纤向外界发射激光。

作为上述技术方案的进一步改进：

底座分为不同高度的多个台阶，多个光束输出单元紧密排列分布在不同的台阶上。

底座一共有m个台阶，每个台阶上分布有n个光束输出单元，共含有n×m个光束输出单元，其中，m≥2，n≥4。

每个光束输出单元包括晶体管光源、光束整形透镜组和一根光纤，晶体管光源、光束整形透镜组、光纤的输入端前后相对应，处于一条直线光路中。

晶体管光源采用晶体管封装方式，用安装座和金属套筒形成气密封装结构。

晶体管光源的封装pin脚由电路板供电。

晶体管光源的封装结构中包括对背光产生电流值进行监测的探测器。

晶体管光源与底座之间设置有散热材料。

底座上的所有光束输出单元的晶体管光源分为备用组和工作组，备用组的晶体管光源在工作组的晶体管光源失效时启动。

备用组内的晶体管光源数量占工作组数量的20%以上。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型在底座上安装多个光束输出单元，多个光束输出单元紧密排列，所有光束输出单元中的光纤的输出端以阵列的方式集成在一起形成光纤阵列，耦合透镜对光纤阵列中的光束进行耦合，然后经输出光纤向外界发射激光，通过高密度集成方式实现大功率激光器的效果，具有难度低、成本低等特点。本实用新型的底座分为不同高度的多个台阶，多个光束输出单元紧密排列分布在不同的台阶上，将晶体管光源安装在台阶上，既实现了光束输出单元的安装设置，使多个光束输出单元集成在一个底座上，又能保障各个光束输出单元之间互不干扰，充分利用空间。本实用新型的晶体管光源与底座之间设置有散热材料，解决现有技术中单个大功率激光器所产生的散热难问题，延长激光器的使用寿命。本实用新型的底座上的所有光束输出单元的晶体管光源分为备用组和工作组，正常情况下，备用组的晶体管光源处于不启动状态，当监测到有工作组的晶体管光源出现异常时，自动启用备用组的晶体管光源，自动修复激光器的异常，保障激光器的整体稳定可靠，有效延长激光器的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的示意图一。

图2为本实用新型的示意图二。

图中：1、底座；2、晶体管光源；3、光束整形透镜组；4、光纤；5、光纤阵列；6、耦合透镜；7、输出光纤。

具体实施方式

下面结合附图，说明本实用新型的具体实施方式。

如图1和图2所示，本实用新型所述的高密度集成大功率激光器在底座1上安装多个光束输出单元，底座1采用金属或者陶瓷材料制成，其导热系数大于100w/mk。底座1分为不同高度的多个台阶，多个光束输出单元紧密排列分布在不同的台阶上。底座1一共有m个台阶，每个台阶上分布有n个光束输出单元，共含有n×m个光束输出单元，其中，优选m≥2，n≥4。每个光束输出单元包括一个晶体管光源2、一个光束整形透镜组3和一根光纤4，晶体管光源2、光束整形透镜组3、光纤4的输入端前后相对应，处于一条直线光路中。晶体管光源2采用晶体管封装形式，用圆形安装座和金属套筒形成气密封装结构，金属套筒开口使用玻璃封住，用于发射光束。晶体管光源2的封装pin脚由电路板供电，圆形安装座与底座1之间设置有散热材料，起到散热作用。晶体管光源2优选采用发出波长450nm、功率3.5w光束的晶体管。晶体管光源2的发射端与光束整形透镜组3相对应，光束整形透镜组3对光源发出的具有发散角的光束进行整形，整形后的光束射入对应光纤4的输入端，然后在光纤4中传输。所有光束输出单元中的光纤4的输出端以阵列的方式集成在一起形成光纤阵列5，并与耦合透镜6相对应。耦合透镜6对所有光纤阵列5中的光束进行耦合，然后射入输出光纤7，经输出光纤7向外界发射激光，此时的激光经高密度集成后具有较大的功率，实现大功率激光器的效果。

底座1上的所有光束输出单元的晶体管光源2分为备用组和工作组，在无故障情况下，备用组内的晶体管光源2数量占工作组数量的20%以上。作为一种举例，n=10，m=6，一共含有60个光束输出单元，其中，10个作为备用组，50个作为工作组，在正常工作时开启工作组50个晶体管光源2输出光束，实现150w的大功率输出。晶体管光源2的封装结构中包括对背光产生电流值进行监测的探测器，正常情况下，备用组的晶体管光源2处于不启动状态，当监测到有工作组的晶体管光源2出现异常时，自动启用备用组的晶体管光源2，自动修复激光器的异常，保障激光器的整体稳定可靠，有效延长激光器的使用寿命。

本实用新型在实施时，多个光束输出单元紧密排列分布在底座1的不同高度的m个台阶上，每个台阶上分布有n个光束输出单元。每个光束输出单元包括一个晶体管光源2、一个光束整形透镜组3和一根光纤4，晶体管光源2用圆形安装座和金属套筒形成气密封装结构，圆形安装座与底座1之间设置有散热材料。晶体管光源2的发射端与光束整形透镜组3相对应，光束整形透镜组3对光源发出的具有发散角的光束进行整形，整形后的光束射入对应光纤4的输入端，然后在光纤4中传输。所有光束输出单元中的光纤4的输出端以阵列的方式集成在一起形成光纤阵列5，并与耦合透镜6相对应。耦合透镜6对所有光纤阵列5中的光束进行耦合，然后射入输出光纤7，经输出光纤7向外界发射激光，此时的激光经高密度集成后具有较大的功率，实现大功率激光器的效果。底座1上的所有光束输出单元的晶体管光源2分为备用组和工作组，正常情况下，备用组的晶体管光源2处于不启动状态，当监测到有工作组的晶体管光源2出现异常时，自动启用备用组的晶体管光源2，自动修复激光器的异常，保障激光器的整体稳定可靠，有效延长激光器的使用寿命。

以上描述是对本实用新型的解释，不是对实用新型的限定，在不违背本实用新型精神的情况下，本实用新型可以作任何形式的修改。