一種雙端光纖耦合輸出的半導(dǎo)體激光器及激光系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種雙端光纖耦合輸出的半導(dǎo)體激光器及激光系統(tǒng)，屬于激光技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來光纖激光器技術(shù)迅猛發(fā)展，半導(dǎo)體激光器作為栗浦源具有轉(zhuǎn)換效率高、壽命長、體積小、重量輕、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，受到了較多的重視。
[0003]小功率脈沖/連續(xù)光纖激光器作為激光市場重要的組成部分逐步朝著低成本、小型化、高功率的方向轉(zhuǎn)變。一般來講，小功率脈沖/連續(xù)光纖激光器由主震-放大(ΜΟΡΑ)結(jié)構(gòu)組成。受限于放大器(ΡΑ)耦合器單臂承受功率，通常采用(2+1)*1耦合器將兩個相同的單管或多單管半導(dǎo)體激光器輸出光耦合進(jìn)放大系統(tǒng)。
[0004]如圖1所示，種子源101射出的激光經(jīng)耦合器104進(jìn)入摻Y(jié)b雙包層光纖105，最終由輸出頭106輸出。兩個單端輸出半導(dǎo)體激光器102作為放大器的栗浦源，兩塊電源電路板103分別為兩個栗浦管提供電能。這種方式較為簡單直接，但是存在兩個栗浦管占用較大空間、封裝成本及電路成本偏高、生產(chǎn)實(shí)際操作復(fù)雜等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于針對上述半導(dǎo)體激光器模塊的缺點(diǎn)，提供一種體積小、成本低、性能可靠的雙端光纖耦合輸出的半導(dǎo)體激光器。
[0006]為了解決上述問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種雙端光纖耦合輸出的半導(dǎo)體激光器，包括具有一個臺階熱沉的封裝殼體，封裝殼體的臺階熱沉上焊接有若干個單管激光器芯片，通過調(diào)整光路或借助分光器件將若干個單管激光器芯片發(fā)出的光線實(shí)現(xiàn)兩路激光輸出。
[0007]以下是本發(fā)明對上述方案的進(jìn)一步優(yōu)化:
若干個單管激光器芯片按照一定排列方式焊接在至少一個高度依序升高的多臺階熱沉上。
[0008]若干個單管激光器芯片一一對應(yīng)同軸設(shè)置有快軸準(zhǔn)直透鏡、慢軸準(zhǔn)直透鏡和反光鏡，所述若干個單管激光器芯片的出光方向一致，出射激光先后經(jīng)過快軸準(zhǔn)直透鏡和慢軸準(zhǔn)直透鏡，整形后激光光束的發(fā)散角得到不同程度的減小。所述每個反光鏡(305)均與水平方向呈45±5°角設(shè)置。
[0009]封裝殼體上處在反射鏡的射出方向的位置設(shè)置有會聚透鏡和激光輸出單元，來自會聚透鏡的光束從輸出單元對應(yīng)的光纖輸入端耦入，經(jīng)激光輸出單元對應(yīng)的光纖輸出端輸出。
[0010]進(jìn)一步優(yōu)化:該激光輸出單元為1*2光纖分束器。
[0011]進(jìn)一步優(yōu)化:所述每個會聚透鏡都鍍有對單管激光器芯片出射激光高透的增透膜。
[0012]進(jìn)一步優(yōu)化:所述激光輸出單元的輸出光纖上都刻有對激光器系統(tǒng)波長高反、半導(dǎo)體激光器波長高透的光柵。
[0013]另一種優(yōu)化方案:在反射鏡的出射光路上安裝一以一定能量比例分屬的偏振無關(guān)分光鏡，封裝殼體上處在偏振無關(guān)分光鏡的兩個出射光路上分別設(shè)置有一個會聚透鏡和激光輸出單元。
[0014]進(jìn)一步優(yōu)化:該激光輸出單元為獨(dú)立的兩根光纖。
[0015]另一種優(yōu)化方案:在垂直于一組同向設(shè)置的單管激光器芯片的輸出方向上間隔一定距離設(shè)置相互平行的兩排反光鏡，反光鏡偏轉(zhuǎn)角度一致；每排反射鏡的光線射出方向的位置分別對應(yīng)設(shè)置有一個會聚透鏡和激光輸出單元。
[0016]進(jìn)一步優(yōu)化:該激光輸出單元為獨(dú)立的兩根光纖。
[0017]另一種優(yōu)化方案:兩組鏡像設(shè)置的單管激光器芯片中間分別一一對應(yīng)設(shè)置兩排反射鏡，每個反光鏡與水平方向成45±5°角，相鄰兩個反光鏡的夾角為90±10°，每排反射鏡的光線射出方向的位置分別對應(yīng)設(shè)置有一個會聚透鏡和激光輸出單元。
[0018]進(jìn)一步優(yōu)化:該激光輸出單元為獨(dú)立的兩根光纖。
[0019]本發(fā)明的另一個發(fā)明目的是提供一種激光系統(tǒng)，該激光系統(tǒng)采用上述雙端光纖耦合輸出的半導(dǎo)體激光器。
[0020]本發(fā)明所提出的雙端光纖耦合輸出的半導(dǎo)體激光器，可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的兩個功率與之相等的單端輸出的半導(dǎo)體激光器，可減小PA栗浦源約20%的體積、降低栗浦源約10%的成本，更能適應(yīng)小功率脈沖/連續(xù)激光器朝小型化、低成本方向發(fā)展的需求。
[0021]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
【附圖說明】
[0022]附圖1是本發(fā)明【背景技術(shù)】中傳統(tǒng)ΜΟΡΑ激光器系統(tǒng)(PA:(2+1) *1耦合器)圖； 附圖2是本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖3是本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖4是本發(fā)明實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖5是本發(fā)明實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖6是本發(fā)明實(shí)施例1-4中的半導(dǎo)體激光器應(yīng)用在激光系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0023]圖中:101-種子源；102_單端輸出半導(dǎo)體激光器；103-電源電路板；104_激光經(jīng)親合器；105_摻Y(jié)b雙包層光纖；106_輸出頭；202_雙端光纖親合輸出的半導(dǎo)體激光器；301-封裝殼體；302_單管激光器芯片；303_快軸準(zhǔn)直透鏡；304_慢軸準(zhǔn)直透鏡；305_反光鏡；306_會聚透鏡；307_固定架；308_輸出光纖；309_偏振無關(guān)分光鏡；310_光纖分束器。
【具體實(shí)施方式】
[0024]實(shí)施例1，如圖2所示，一種雙端光纖耦合輸出的半導(dǎo)體激光器，包括具有一個臺階熱沉的封裝殼體301，封裝殼體301的臺階熱沉上間隔一定距離并排焊接有若干個單管激光器芯片302，在若干個單管激光器芯片302的出光方向上一一對應(yīng)同軸設(shè)置有快軸準(zhǔn)直透鏡303、慢軸準(zhǔn)直透鏡304和反光鏡305。
[0025]所述每個反光鏡305均與水平方向呈45度角設(shè)置，且傾斜方向一致；封裝殼體301上處在反射鏡305的射出方向的位置設(shè)置有一個會聚透鏡306和激光輸出單元；該激光輸出單兀為1*2光纖分束器310。
[0026]所述若干個單管激光器芯片302的出光方向一致，出射激光先后經(jīng)過快軸準(zhǔn)直透鏡303和慢軸準(zhǔn)直透鏡304，經(jīng)快、慢軸準(zhǔn)直透鏡整形后激光光束的發(fā)散角得到不同程度的減小。
[0027]通過調(diào)節(jié)反射鏡305，可以將單管激光器芯片302發(fā)出的一組平行光束堆疊成輪廓近似方形的光斑。最后光斑經(jīng)會聚透鏡306聚焦后親合入50:50的1*2光纖分束器310中。
[0028]1*2光纖分束器310由熔融拉錐法制作而來，它有一個光纖輸入端和兩個光纖輸出端，光束經(jīng)光纖輸入端進(jìn)入，然后分為一定能量比例的兩束光，分別從兩個光纖輸出端輸出。光纖分束器錐區(qū)經(jīng)特殊處理后固定在固定架307上。
[0029]實(shí)施例2，如圖3所示，上述實(shí)施例1中，還可以在反射鏡305的出射光路上安裝一分光器件，該分光器件為偏振無關(guān)分光鏡309，在偏振無關(guān)分光鏡309的兩個出射光路上分別設(shè)置有一個會聚透鏡306和激光輸出單元。該激光輸出單元為獨(dú)立的兩根光纖308。
[0030]光束經(jīng)偏振無關(guān)分光鏡309后形成50:50的