一种千瓦级半导体激光器光纤耦合模块制造技术

本发明专利技术公开一种千瓦级半导体激光器光纤耦合模块，包括具有内凹结构的底座，内凹结构在同一水平线上两边高中间低；设置于底座两边高位且其巴条发光方向相向错位的第一巴条器件和第二巴条器件；在底座中间低位，与第一巴条器件的巴条一一对应设有第一镜片组，与第二巴条器件的巴条一一对应设第二镜片组；在底座激光输出侧设有与第一巴条器件连接的第一电极，与第二巴条器件连接的第二电极；设于底座的内凹结构近光束输出侧的偏振合束组件；设于底座偏振合束组件的光束射出方向的聚焦耦合组件；设于聚焦耦合组件的点光斑射出口的目标光纤。本发明专利技术通过内凹结构形成两列光束相向耦合叠阵空间，实现了小体积高功率光束耦合输出，利于多模块的封装。

A kilowatt level fiber coupling module for semiconductor lasers

The invention discloses a kilowatt level semiconductor laser fiber coupling module, which comprises a base with an internal concave structure, wherein the internal concave structure is at the same horizontal line with high middle and low middle on both sides; a first bar device and a second bar device which are arranged at the high position on both sides of the base and whose bar light-emitting direction is in the opposite direction; at the middle low position of the base, a first mirror is arranged one by one corresponding to the bar of the first bar device The first electrode connected with the first bar device and the second electrode connected with the second bar device are set at the laser output side of the base; the polarization beam combining component at the near beam output side of the concave structure of the base; the focusing coupling component at the beam output direction of the polarization beam combining component of the base; the focusing coupling component at the beam output direction of the polarization beam combining component of the base The point facula of the coupling component shoots out the target fiber. In the invention, two beams are mutually coupled and stacked through the concave structure, realizing the coupling output of small volume and high power beams, and facilitating the encapsulation of multiple modules.

【技术实现步骤摘要】
一种千瓦级半导体激光器光纤耦合模块
本专利技术涉及半导体激光器领域，更具体地，涉及一种千瓦级半导体激光器光纤耦合模块。
技术介绍
千瓦级半导体激光器光纤耦合模块在工业切割、焊接、熔覆等领域有广泛的应用。目前市场上千瓦级半导体激光器光纤耦合模块主要使用单管合束技术，千瓦级的半导体激光器光纤耦合模块需要数量超过100个的单管芯片，存在组装难度大，生产效率低和成本高等问题。若采用叠阵合束技术，由于叠阵合束的光束质量比较差，耦合到小芯径的光纤里传输难度大，使用过程中稳定性也不高，并且阵列合束的光学元器件复杂，也同样存在装调难度高，效率低且成本高的问题。本专利技术使用bar条合束技术，只需用20个bar条单元就可以实现半导体激光器耦合输出功率千瓦以上，使用的器件数量的降低，比较容易装调，采用光学元器件相对简单，能有效的节约成本，适合工业批量成产。
技术实现思路
本专利技术为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷(不足)，提供一种千瓦级半导体激光器光纤耦合模块。本专利技术旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。本专利技术的公开了一种千瓦级半导体激光器光纤耦合模块，其包括：具有内凹结构的底座，所述内凹结构在同一水平线上两边高中间低，以此形成两列空间光束相向耦合叠阵空间；分别设置于底座两边高位的第一巴条器件和第二巴条器件，第一巴条器件和第二巴条器件的巴条发光方向相向错位设置；设于底座中间低位且与第一巴条器件的巴条一一对应的第一镜片组，设于底座中间低位且与第二巴条器件的巴条一一对应的第二镜片组；在底座远离光束输出侧，与第一巴条器件连接的第一电极，与第二巴条器件连接的第二电极；设于底座的内凹结构近光束输出侧的偏振合束组件，以将一束光偏振态反射另一束光透射后合束射出；设于底座偏振合束组件的光束射出方向的聚焦耦合组件，以将合束光束纵横聚焦成点光斑；设于聚焦耦合组件点光斑射出口的目标光纤。优选地，所述底座的两边高位与中间低位分别呈纵向阶梯状，且两者在同一水平面的台阶彼此一一对应。优选地，所述纵向阶梯状从光束输出侧由高至低排列。优选地，所述纵向阶梯的阶梯高度为0.4-0.6mm。优选地，至少所述底座的内凹结构采用高热导率铜合金热沉材料制成。优选地，所述第一镜片组和第二镜片组分别包括：快轴准直镜组，包括数个与巴条分别一一对应的快轴准直镜，快轴准直镜贴合在对应巴条的发射腔面上，用于压缩激光束的快轴发散角，将所接收的光束准直后在快轴方向发射快轴准直光束，慢轴方向发散线光斑；慢轴准直镜组，包括数个与本组的快轴准直镜一一对应设置的慢轴准直镜，慢轴准直镜用于压缩快轴准直光束的慢轴发散角，将所接收的快轴准直光束准直后在快轴方向发射慢轴准直光束；反射镜组，包括数个与本组的慢轴准直镜一一对应设置的反射镜，慢轴准直光束入射至反射镜，反射镜将慢轴准直光束折射至偏振合束组件。优选地，所述偏振合束组件包括平面反射镜和偏振合束镜，平面反射镜将第一镜片组或第二镜片组的其中一组所折射的第一慢轴准直光束反射至偏振合束镜的入射面；第一镜片组或第二镜片组的另一组所折射的第二慢轴准直光束与第一慢轴准直光束透射偏振合束镜，反射的第一慢轴准直光束与透射的第二慢轴准直光束合束射出至聚焦耦合组件。优选地，所述聚焦耦合组件包括平面透镜、y轴聚焦镜和x轴聚焦镜，第一慢轴准直光束与第二慢轴准直光束的合束光束透射穿过平面透镜，射入y轴聚焦镜纵向聚集后射出至x轴聚焦镜进行横向聚集，或者是，射入x轴聚焦镜横向聚集后射出至y轴聚焦镜进行纵向聚集，合束光束纵横聚集成一个点光斑射入目标光纤纤芯。优选地，还包括导热陶瓷垫片和导热胶，第一镜片组及第二镜片组固定于导热陶瓷垫片，导热陶瓷垫片通过导热胶贴合于底座内凹结构的表面。本专利技术还公开了一种千瓦级半导体激光器巴条光纤耦合的方法，，采用上所述的千瓦级半导体激光器光纤耦合模块实现下述方法，方法包括：步骤一、封装千瓦级半导体激光器光纤耦合模块，电极通电，两组数只mini-bar条分别射出的两束叠加光束经过快轴准直镜准直后在快轴方向分别射出两束相向错位平行的快轴准直光束，分别在慢轴方向发散成线光斑；步骤二、每束快轴准直光经过对应的慢轴准直镜准直后，再通过对应的反射镜折射出同向、快轴及慢轴发散角角度接近的准直光束；步骤三、将其中一组准直光束通过反射镜折射至偏振合束镜被偏振态反射出来；另一组准直光束直射至偏振合束镜被透射出来；步骤四、反射出来的光束与透射出来的光束合束穿射平面透镜，先射入x轴聚焦镜横向聚焦后，再射入y轴聚焦镜纵向聚焦，或者是，先射入y轴聚焦镜纵向聚焦后，再射入x轴聚焦镜横向聚焦；步骤五、光束纵横聚焦成一个点光斑射入目标光纤纤芯。与现有技术相比，本专利技术技术方案的有益效果是：本专利技术使用bar条合束技术采用至少20个bar条单元就可以实现半导体激光器耦合输出功率千瓦以上，使用的器件数量的降低，比较容易装调，采用光学元器件相对简单，能有效的节约成本，适合工业批量生产。本专利技术还通过第一巴条器件和第二巴条器件的巴条发光方向相向错位设置，在底座的内凹结构形成两列空间光束相向耦合叠阵空间，实现了小体积高功率的半导体激光器耦合模块，利于多模块的封装。同时通过导热陶瓷垫片的设置，有效解决了因为长时间工作热效应所导致的铜合金热沉的微形变，由于铜合金热沉的形变引致的耦合模块输出光束偏移，从而提高了本模块的使用寿命。附图说明图1为本专利技术俯视透视示意图；图2为本专利技术立体透视示意图；图3为本专利技术正视透视示意图；图4为本专利技术底座内凹结构的结构示意图。具体实施方式附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案做进一步的说明。如图1-4所示，本专利技术的公开了一种千瓦级半导体激光器光纤耦合模块，其包括：具有内凹结构的底座14，所述内凹结构在同一水平线上两边高中间低，以此形成两列空间光束相向耦合叠阵空间；分别设置于底座14两边高位的第一巴条器件1和第二巴条器件10，第一巴条器件1和第二巴条器件10的巴条发光方向相向错位设置；设于底座14中间低位且与第一巴条器件1的巴条一一对应的第一镜片组，设于底座中间低位且与第二巴条器件10的巴条一一对应的第二镜片组；在底座14远离光束输出侧，与第一巴条器件1连接的第一电极3，与第二巴条器件10连接的第二电极9；设于底座14的内凹结构近光束输出侧的偏振合束组件，以将一束光偏振态反射另一束光透射后合束射出；设于底座偏振合束组件的光束射出方向的聚焦耦合组件，以将合束光束纵横聚焦成点光斑；设于聚焦耦合组件点光斑射出口的目标光纤19。...

【技术保护点】
1.一种千瓦级半导体激光器光纤耦合模块，其特征在于，包括：/n具有内凹结构的底座，所述内凹结构在同一水平线上两边高中间低，以此形成两列空间光束相向耦合叠阵空间；/n分别设置于底座两边高位的第一巴条器件和第二巴条器件，第一巴条器件和第二巴条器件的巴条发光方向相向错位设置；/n设于底座中间低位且与第一巴条器件的巴条一一对应的第一镜片组，设于底座中间低位且与第二巴条器件的巴条一一对应的第二镜片组；/n在底座远离光束输出侧，与第一巴条器件连接的第一电极，与第二巴条器件连接的第二电极；/n设于底座的内凹结构近光束输出侧的偏振合束组件，以将一束光偏振态反射另一束光透射后合束射出；/n设于底座偏振合束组件的光束射出方向的聚焦耦合组件，以将合束光束纵横聚焦成点光斑；/n设于聚焦耦合组件点光斑射出口的目标光纤。/n

【技术特征摘要】
1.一种千瓦级半导体激光器光纤耦合模块，其特征在于，包括：
具有内凹结构的底座，所述内凹结构在同一水平线上两边高中间低，以此形成两列空间光束相向耦合叠阵空间；
分别设置于底座两边高位的第一巴条器件和第二巴条器件，第一巴条器件和第二巴条器件的巴条发光方向相向错位设置；
设于底座中间低位且与第一巴条器件的巴条一一对应的第一镜片组，设于底座中间低位且与第二巴条器件的巴条一一对应的第二镜片组；
在底座远离光束输出侧，与第一巴条器件连接的第一电极，与第二巴条器件连接的第二电极；
设于底座的内凹结构近光束输出侧的偏振合束组件，以将一束光偏振态反射另一束光透射后合束射出；
设于底座偏振合束组件的光束射出方向的聚焦耦合组件，以将合束光束纵横聚焦成点光斑；
设于聚焦耦合组件点光斑射出口的目标光纤。


2.如权利要求1所述的千瓦级半导体激光器光纤耦合模块，其特征在于，所述底座的两边高位与中间低位分别呈纵向阶梯状，且两者在同一水平面的台阶彼此一一对应。


3.如权利要求2所述的千瓦级半导体激光器光纤耦合模块，其特征在于，所述纵向阶梯状沿着光纤输出方向由高至低延伸。


4.如权利要求2所述的千瓦级半导体激光器光纤耦合模块，其特征在于，所述纵向阶梯的阶梯高度为0.4-0.6mm。


5.如权利要求1所述的千瓦级半导体激光器光纤耦合模块，其特征在于，至少所述底座的内凹结构采用高热导率铜合金热沉材料制成。


6.如权利要求1所述的千瓦级半导体激光器光纤耦合模块，其特征在于，所述第一镜片组和第二镜片组分别包括：
快轴准直镜组，包括数个与巴条分别一一对应的快轴准直镜，快轴准直镜贴合在对应巴条的发射腔面上，用于压缩激光束的快轴发散角，将所接收的光束准直后在快轴方向发射快轴准直光束，慢轴方向发散线光斑；
慢轴准直镜组，包括数个与本组的快轴准直镜一一对应设置的慢轴准直镜，慢轴准直镜用于压缩快轴准直光束的慢轴发散角，将所接收的快轴准直光束准直后在快轴方向发射慢轴准直光束；
反射镜组，包括数个与本组的慢轴准直镜一一对应设置的反射镜，慢轴准直...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈文才，郝明明，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44