一種高功率半導(dǎo)體光纖耦合激光器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種激光器，尤其涉及一種無(wú)需階梯熱沉而通過(guò)傾斜慢軸準(zhǔn)直鏡 SAC使光束產(chǎn)生高度差的高功率半導(dǎo)體光纖耦合激光器。
【背景技術(shù)】
[0002] 多管芯耦合技術(shù)是半導(dǎo)體激光器技術(shù)的一個(gè)重要的組成部分，每個(gè)單管芯的激光 器經(jīng)過(guò)耦合，合并成一束激光，其光束質(zhì)量更好，效率更好，其耦合方法是決定大功率激光 器性能的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。
[0003] 多管芯耦合技術(shù)一般包括快軸整形、慢軸整形、光束整形、聚焦和耦合等步驟。其 中光束整形是將經(jīng)過(guò)快慢軸調(diào)整過(guò)的光斑，按照一定的規(guī)律調(diào)整整齊，其光斑面積越小，越 有利于光束耦合到光纖中。
[0004] 傳統(tǒng)的多管芯耦合技術(shù)，都是利用階梯狀熱沉平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)光束整形中光束的高度 差的，這種工藝對(duì)階梯熱沉的機(jī)械加工精度要求很高，通常在l〇um左右，階梯越多，積累誤 差越大，導(dǎo)致多管芯耦合技術(shù)直接受階梯熱沉加工精度限制，且耦合管芯的數(shù)量受到局限， 不能隨意增加。
[0005] 如申請(qǐng)?zhí)枮?01310322502. 1 (申請(qǐng)日為2013年7月29日）的中國(guó)專利，公開了 "一種大功率半導(dǎo)體激光器耦合的光纖固定裝置"，其所有襯底、快軸準(zhǔn)直鏡FAC、慢軸準(zhǔn)直 鏡SAC、反射鏡分別固定在底座的不同臺(tái)階上"，其耦合效果直接受臺(tái)階加工精度的影響，且 采用大面積的臺(tái)階，其加工精度更難保證；申請(qǐng)?zhí)枮?01310322539. 4 (申請(qǐng)日為2013年7 月29日）的中國(guó)專利公開了"一種斜面式多管半導(dǎo)體激光器耦合裝置及方法"，其"多個(gè)激 光二極管固定在底板的高平整度的傾斜不同臺(tái)階面上"，以實(shí)現(xiàn)"易加工、精度高"的目的， 但是其結(jié)構(gòu)笨重，體積大，重量和材料消耗也會(huì)大幅度增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本實(shí)用新型提供了一種高功率半導(dǎo)體光纖耦合激光器，采用整體傾斜的慢軸準(zhǔn)直 鏡代替階梯熱沉實(shí)現(xiàn)光束調(diào)整后的高度差，加工精度容易保證，減少了封裝部件，降低了封 裝難度；所有元件在底板上水平設(shè)置，結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單輕巧，體積小、重量輕、消耗材料少，且 可以增加耦合的管芯數(shù)量，生產(chǎn)更大功率的激光器。
[0007] 為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0008] -種高功率半導(dǎo)體光纖耦合激光器，包括集成在底板上的多個(gè)一一對(duì)應(yīng)的激光二 極管、快軸準(zhǔn)直鏡FAC、慢軸準(zhǔn)直鏡SAC和反射鏡，還包括聚焦透鏡和光纖，所述激光二極管 在相同高度水平設(shè)置，其前端設(shè)快軸準(zhǔn)直鏡FAC;慢軸準(zhǔn)直鏡SAC直接設(shè)置在底板上，為整 體傾斜的平凸透鏡，且沿與聚焦透鏡距離由近及遠(yuǎn)的方向每個(gè)慢軸準(zhǔn)直鏡SAC的厚度依次 遞減。
[0009] 所述聚焦透鏡和慢軸準(zhǔn)直鏡SAC相互垂直設(shè)置，反射鏡設(shè)置在聚焦透鏡和慢軸準(zhǔn) 直鏡SAC光路相交處，且與光束反射方向呈45°角設(shè)置。
[0010] 所述反射鏡高度不一，且其高度從低到高與對(duì)應(yīng)的慢軸準(zhǔn)直鏡SAC從厚到薄一一 對(duì)應(yīng)。
[0011] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：
[0012] 采用整體傾斜的慢軸準(zhǔn)直鏡代替階梯熱沉實(shí)現(xiàn)光束調(diào)整后的高度差，加工精度容 易保證，減少了封裝部件，降低了封裝難度；所有元件在底板上水平設(shè)置，結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單輕 巧，體積小、重量輕、消耗材料少，且可以增加耦合的管芯數(shù)量，生產(chǎn)更大功率的激光器。
【附圖說(shuō)明】
[0013] 圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014] 圖2a是常規(guī)慢軸準(zhǔn)直鏡SAC的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015] 圖2b是本實(shí)用新型所述慢軸準(zhǔn)直鏡SAC的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016] 圖3是光束經(jīng)過(guò)本實(shí)用新型所述慢軸準(zhǔn)直鏡SAC后的折射效果示意圖。
[0017] 圖中：1.底板2.基座3.熱沉平臺(tái)4.激光二極管5.快軸準(zhǔn)直鏡FAC6.慢軸 準(zhǔn)直鏡SAC7.反射鏡8.聚焦透鏡9.陶瓷片10.光纖
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步說(shuō)明：
[0019] 見圖1，是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，本實(shí)用新型一種高功率半導(dǎo)體光纖耦合激光 器，包括集成在底板1上的多個(gè)一一對(duì)應(yīng)的激光二極管4、快軸準(zhǔn)直鏡FAC5、慢軸準(zhǔn)直鏡 SAC6和反射鏡7,還包括聚焦透鏡8和光纖10,所述激光二極管4在相同高度水平設(shè)置， 其前端設(shè)快軸準(zhǔn)直鏡FAC5 ;慢軸準(zhǔn)直鏡SAC6直接設(shè)置在底板1上，為整體傾斜的平凸透 鏡，且沿與聚焦透鏡8距離由近及遠(yuǎn)的方向每個(gè)慢軸準(zhǔn)直鏡SAC6的厚度依次遞減；激光二 極管4產(chǎn)生多條相同高度的光束，經(jīng)過(guò)各自的快軸準(zhǔn)直鏡FAC5、慢軸準(zhǔn)直鏡SAC6后產(chǎn)生 高低不同的平行光束，再經(jīng)各自反射鏡7反射到聚焦透鏡8后聚焦到光纖10上。
[0020] 所述慢軸準(zhǔn)直鏡SAC6傾斜角度為45~60°，上部朝向反射鏡7 -側(cè)傾斜。
[0021] 所述聚焦透鏡8和慢軸準(zhǔn)直鏡SAC6相互垂直設(shè)置，反射鏡7設(shè)置在聚焦透鏡8 和慢軸準(zhǔn)直鏡SAC6光路相交處，且與光束反射方向呈45°角設(shè)置。
[0022] 所述反射鏡7高度不一，且其高度從低到高與對(duì)應(yīng)的慢軸準(zhǔn)直鏡SAC6從厚到薄 --對(duì)應(yīng)。
[0023] 本實(shí)用新型一種高功率半導(dǎo)體光纖耦合激光器的耦合方法如下：
[0024] 1)陣列芯片式C0S的各激光二極管4發(fā)出的光經(jīng)過(guò)快軸準(zhǔn)直鏡FAC5的準(zhǔn)直后， 在垂直于芯片方向變?yōu)槠叫泄馐?br>[0025] 2)平行光束到達(dá)慢軸準(zhǔn)直鏡SAC6,由于各慢軸準(zhǔn)直鏡SAC6的厚度不同，不僅會(huì) 對(duì)平行光束在慢軸方向的發(fā)散角進(jìn)行約束，還會(huì)在垂直方向產(chǎn)生一個(gè)偏移量，使經(jīng)過(guò)慢軸 準(zhǔn)直鏡SAC6的光束形成高度不同的多束平行光束；
[0026] 3)多束平行光束經(jīng)過(guò)各自對(duì)應(yīng)且呈45°設(shè)置的反射鏡7反射，光束偏轉(zhuǎn)90°后到 達(dá)聚焦透鏡8,并且相互疊加形成一個(gè)近似長(zhǎng)方形的光斑，最后聚焦在光纖10上完成耦合。
[0027] 本實(shí)用新型利用改變慢軸準(zhǔn)直鏡SAC6的傾斜角度來(lái)改變光的傳播路徑，通過(guò)調(diào) 整慢軸準(zhǔn)直鏡SAC6的厚度實(shí)現(xiàn)光束在垂直方向的位移改變，從而使得水平排列的激光二 極管4光束經(jīng)過(guò)慢軸準(zhǔn)直鏡SAC6后產(chǎn)生高度差，然后經(jīng)過(guò)反射鏡7反射，在聚集透鏡8上 得到想要的光斑圖像。
[0028] 本實(shí)用新型避免了使用階梯狀熱沉臺(tái)帶來(lái)的加工成本高、加工精度要求嚴(yán)格，累 計(jì)誤差影響產(chǎn)品性能等缺點(diǎn)，并為更多管芯的激光二極管4光束整形提供了可靠保證，同 時(shí)也降低了更高功率半導(dǎo)體激光器的制造門檻。
[0029] 根據(jù)光的折射原理，一束光非垂直入射穿過(guò)一個(gè)兩側(cè)表面平行的介質(zhì)時(shí)，光的傳 播路徑將發(fā)生平移，且光束平移的距離與入射角、介質(zhì)的折射率和光在介質(zhì)中傳播的距離 有關(guān)。根據(jù)光的這個(gè)特性，本實(shí)用新型將常規(guī)直立的慢軸準(zhǔn)直鏡SAC6整體傾斜一定角度， 當(dāng)激光二極管4發(fā)射的光非垂直入射慢軸準(zhǔn)直鏡SAC6時(shí)，可以使光束沿垂直方向平移一 定的距離。同時(shí)由于每個(gè)慢軸準(zhǔn)直鏡SAC6的厚度不同，使每個(gè)光束經(jīng)過(guò)對(duì)應(yīng)慢軸準(zhǔn)直鏡 SAC6后的位移量不同，因此產(chǎn)生一定的高度差。
[0030] 如圖2a所示，常規(guī)慢軸準(zhǔn)直鏡SAC的結(jié)構(gòu)由兩部分組成，其中部分I是為了方