一种光纤耦合半导体激光器模块及半导体激光器制造技术

本发明专利技术涉及激光技术领域，提供一种光纤耦合半导体激光器模块及半导体激光器，所述半导体激光器模块包含若干个光路单元，每个光路单元包括一个半导体激光芯片、一个快轴准直透镜、一个慢轴准直透镜和一个热沉底座，每个光路单元发出的光的光路上均设置一个与之对应的空间光栅型反射镜，所述空间光栅型反射镜位于多层带状光纤的纤芯层中，不同纤芯层中刻写的空间光栅型反射镜沿着多层带状光纤的长度方向排列，且在多层带状光纤的长度方向上的位置均不发生重合，多束激光束沿着多层带状光纤的长度方向各自独立传播，通过空间耦合或熔融拉锥的方式与输出光纤融成一体，减少了大量的空间微光学元件，结构紧凑，稳定性好、效率高，可大幅度降低成本。

【技术实现步骤摘要】
一种光纤耦合半导体激光器模块及半导体激光器
本专利技术涉及激光
，具体提供一种光纤耦合半导体激光器模块及半导体激光器。
技术介绍
为获得更高的输出功率，光纤耦合输出的半导体激光模块一般由多个独立单芯片半导体激光器组成，这些独立的单芯片半导体激光器经由微光学元件的快轴和慢轴准直、方向偏转和重新排列、再经过空间透镜组耦合进入输出光纤中。如专利技术专利CN201510032646.2，美国专利8,483,531B1，文献“X.H.Ma,etal.Beamshapingandfibercouplingofhighpowerlaserdiodearrays,Prox.SPIE5644,545(2005)”等，这些技术方案中采用的大量微光学元件使得半导体激光模块结构复杂、稳定性差，而且由于每一个微光学元件都必然带来一定的损耗，整个半导体激光模块的耦合效率难以提高。另一类直接利用半导体激光阵列进行整形，然后通过空间透镜组耦合进入输出光纤的技术方案，依然避免不了昂贵的空间微光学整形元件，而且半导体激光阵列的光束弯曲(smile)和平行度(alignment)误差成为这一类光纤耦合输出半导体激光模块的技术瓶颈。如技术专利CN201220367051.4，美国专利US2005/0264893，文献“B.Faircloth,High-brightnesshigh-powerfibercoupleddiodelasersystemformaterialprocessingandlaserpumping,Proc.SPIE4973,34-41(2003)”等。无论采用哪一类技术路线，空间微光学整形元件成为一个关键的器件，决定了半导体激光模块的复杂程度、稳定性和成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种光纤耦合半导体激光器模块及半导体激光器，采用多层带状光纤将多个独立的半导体激光芯片的光束集成起来，通过空间耦合或熔融拉锥的方式与输出光纤融成一体，其中多层带状光纤作为主要激光传输线，取代现有技术中大量使用的微光学元件，减少了大量的空间微光学元件，结构紧凑，稳定性好、效率高，而且这种多层带状光纤可以用现成的光纤拉丝技术大规模的制造，大幅度降低成本。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种光纤耦合半导体激光器模块，所述半导体激光器模块包含若干个光路单元，每个光路单元包括一个半导体激光芯片1、一个快轴准直透镜2、一个慢轴准直透镜4和一个热沉底座11，其特征在于，每个光路单元发出的光的光路上均设置一个与之对应的由微孔34形成的空间光栅型反射镜33，所述空间光栅型反射镜33位于带状光纤3的纤芯层31中，所述带状光纤3为多层带状光纤，所述带状光纤3包括至少一层纤芯层31、和位于纤芯层两侧上的包层32，所述纤芯层31和位于纤芯层两侧上的包层32平行交替垒叠设置，每一层所述纤芯层31的两侧上都设有所述包层32，处于所述多层带状光纤3两侧最外部的为所述包层32，所述纤芯层31折射率为n1，所述包层32折射率为n2，所述纤芯层折射率n1大于所述包层折射率n2，所述若干个半导体激光芯片1设置在各自的所述热沉底座11上，所述快轴准直透镜2固定在所述半导体激光芯片1的光输出端，由多层带状光纤的所有纤芯层反射出的激光束经过所述慢轴准直透镜4进行慢轴准直。进一步的，所述若干个半导体激光芯片1沿着所述多层带状光纤3的长度方向等距离或非等距离间隔排列，且所述半导体激光芯片1之间在多层带状光纤3的长度方向上的位置均不发生重合，所述不同纤芯层31中刻写的所述空间光栅型反射镜33之间沿着所述多层带状光纤3的长度方向排列，且在多层带状光纤3的长度方向上的位置均不发生重合。优选的，所述空间光栅型反射镜33为全反射空间光栅型反射镜。为实现本专利技术的目的，本专利技术还提供一种光纤耦合半导体激光器，其特征在于，包括聚焦透镜5以及能够输出激光束的半导体激光器模块，所述半导体激光器模块包含若干个光路单元，每个光路单元包括一个半导体激光芯片1、一个快轴准直透镜2、一个慢轴准直透镜4和一个热沉底座11，其特征在于，每个光路单元发出的光的光路上均设置一个与之对应的由微孔34形成的空间光栅型反射镜33，所述空间光栅型反射镜33位于带状光纤3的纤芯层31中，所述带状光纤3为多层带状光纤，所述带状光纤3包括至少一层纤芯层31、和位于纤芯层两侧上的包层32，所述纤芯层31和位于纤芯层两侧上的包层32平行交替垒叠设置，每一层所述纤芯层31的两侧上都设有所述包层32，处于所述多层带状光纤3两侧最外部的为所述包层32，所述纤芯层31折射率为n1，所述包层32折射率为n2，所述纤芯层折射率n1大于所述包层折射率n2，所述若干个半导体激光芯片1设置在各自的所述热沉底座11上，所述快轴准直透镜2固定在所述半导体激光芯片1的光输出端，由多层带状光纤的所有纤芯层反射出的激光束经过所述慢轴准直透镜4进行慢轴准直，所述聚焦透镜5用于将半导体激光器模块最后输出的多束激光束耦合成一束形成汇聚光。进一步的，所述光纤耦合半导体激光器还包括台阶形基座和耦合光纤6，所述若干个半导体激光芯片1的所述热沉底座11设置在所述台阶形基座的每个不同的台阶上，所述聚焦透镜5固定在所述台阶形基座上，所述耦合光纤6位于汇聚光的光路上。进一步的，所述若干个半导体激光芯片1沿着所述多层带状光纤3的长度方向等距离或非等距离间隔排列，且所述半导体激光芯片1之间在多层带状光纤3的长度方向上的位置均不发生重合，所述不同纤芯层31中刻写的所述空间光栅型反射镜33之间沿着所述多层带状光纤3的长度方向排列，且在多层带状光纤3的长度方向上的位置均不发生重合。优选的，所述空间光栅型反射镜33为全反射空间光栅型反射镜。为实现本专利技术的目的，本专利技术还提供一种光纤耦合半导体激光器，其特征在于，包括耦合光纤6、熔融拉锥光纤7以及能够输出激光束的半导体激光器模块，所述半导体激光器模块包含若干个光路单元，每个光路单元包括一个半导体激光芯片1、一个快轴准直透镜2、一个慢轴准直透镜4和一个热沉底座11，其特征在于，每个光路单元发出的光的光路上均设置一个与之对应的由微孔34形成的空间光栅型反射镜33，所述空间光栅型反射镜33位于带状光纤3的纤芯层31中，所述带状光纤3为多层带状光纤，所述带状光纤3包括至少一层纤芯层31、和位于纤芯层两侧上的包层32，所述纤芯层31和位于纤芯层两侧上的包层32平行交替垒叠设置，每一层所述纤芯层31的两侧上都设有所述包层32，处于所述多层带状光纤3两侧最外部的为所述包层32，所述纤芯层31折射率为n1，所述包层32折射率为n2，所述纤芯层折射率n1大于所述包层折射率n2，所述若干个半导体激光芯片1设置在各自的所述热沉底座11上，所述快轴准直透镜2固定在所述半导体激光芯片1的光输出端，所述熔融拉锥光纤7用于将半导体激光器模块最后输出的多束激光束耦合成一束形成汇聚光，最后耦合进入耦合光纤6中。进一步的，所述若干个半导体激光芯片1沿着所述多层带状光纤3的长度方向等距离或非等距离间隔排列，且所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光纤耦合半导体激光器模块，所述半导体激光器模块包含若干个光路单元，每个光路单元包括一个半导体激光芯片(1)、一个快轴准直透镜(2)、一个慢轴准直透镜(4)和一个热沉底座(11)，其特征在于，每个光路单元发出的光的光路上均设置一个与之对应的由微孔(34)形成的空间光栅型反射镜(33)，所述空间光栅型反射镜(33)位于带状光纤(3)的纤芯层(31)中，所述带状光纤(3)为多层带状光纤，所述带状光纤(3)包括至少一层纤芯层(31)、和位于纤芯层两侧上的包层(32)，所述纤芯层(31)和位于纤芯层两侧上的包层(32)平行交替垒叠设置，每一层所述纤芯层(31)的两侧上都设有所述包层(32)，处于所述多层带状光纤(3)两侧最外部的为所述包层(32)，所述纤芯层(31)折射率为n

【技术特征摘要】
1.一种光纤耦合半导体激光器模块，所述半导体激光器模块包含若干个光路单元，每个光路单元包括一个半导体激光芯片(1)、一个快轴准直透镜(2)、一个慢轴准直透镜(4)和一个热沉底座(11)，其特征在于，每个光路单元发出的光的光路上均设置一个与之对应的由微孔(34)形成的空间光栅型反射镜(33)，所述空间光栅型反射镜(33)位于带状光纤(3)的纤芯层(31)中，所述带状光纤(3)为多层带状光纤，所述带状光纤(3)包括至少一层纤芯层(31)、和位于纤芯层两侧上的包层(32)，所述纤芯层(31)和位于纤芯层两侧上的包层(32)平行交替垒叠设置，每一层所述纤芯层(31)的两侧上都设有所述包层(32)，处于所述多层带状光纤(3)两侧最外部的为所述包层(32)，所述纤芯层(31)折射率为n1，所述包层(32)折射率为n2，所述纤芯层折射率n1大于所述包层折射率n2，所述若干个半导体激光芯片(1)设置在各自的所述热沉底座(11)上，所述快轴准直透镜(2)固定在所述半导体激光芯片(1)的光输出端，由多层带状光纤的所有纤芯层反射出的激光束经过所述慢轴准直透镜(4)进行慢轴准直。


2.根据权利要求1所述的一种光纤耦合半导体激光器模块，其特征在于，所述若干个半导体激光芯片(1)沿着所述多层带状光纤(3)的长度方向等距离或非等距离间隔排列，且所述半导体激光芯片(1)之间在多层带状光纤(3)的长度方向上的位置均不发生重合，所述不同纤芯层(31)中刻写的所述空间光栅型反射镜(33)之间沿着所述多层带状光纤(3)的长度方向排列，且在多层带状光纤(3)的长度方向上的位置均不发生重合。


3.根据权利要求1或2所述的一种光纤耦合半导体激光器模块，其特征在于，所述空间光栅型反射镜(33)为全反射空间光栅型反射镜。


4.一种光纤耦合半导体激光器，其特征在于，包括聚焦透镜(5)以及能够输出激光束的半导体激光器模块，所述半导体激光器模块包含若干个光路单元，每个光路单元包括一个半导体激光芯片(1)、一个快轴准直透镜(2)、一个慢轴准直透镜(4)和一个热沉底座(11)，每个光路单元发出的光的光路上均设置一个与之对应的由微孔(34)形成的空间光栅型反射镜(33)，所述空间光栅型反射镜(33)位于带状光纤(3)的纤芯层(31)中，所述带状光纤(3)为多层带状光纤，所述带状光纤(3)包括至少一层纤芯层(31)、和位于纤芯层两侧上的包层(32)，所述纤芯层(31)和位于纤芯层两侧上的包层(32)平行交替垒叠设置，每一层所述纤芯层(31)的两侧上都设有所述包层(32)，处于所述多层带状光纤(3)两侧最外部的为所述包层(32)，所述纤芯层(31)折射率为n1，所述包层(32)折射率为n2，所述纤芯层折射率n1大于所述包层折射率n2，所述若干个半导体激光芯片(1)设置在各自的所述热沉底座(11)上，所述快轴准直透镜(2)固定在所述半导体激光芯片(1)的光输出端，由多层带状光纤的所有纤芯层反射出的激光束经过所述慢轴准直透镜(4)进行慢轴准直，所述聚焦透镜(...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐剑秋，
申请(专利权)人：中电科天之星激光技术上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31