一种小型化激光器模组制造技术

本发明专利技术公开了一种小型化激光器模组，该激光器模组实现了光与结构的配合以及稳频稳功率功能。该激光器模组由VCSEL激光器、PBS偏振分光棱镜、PD光电探测器、PCB基板和封装结构组成。VCSEL激光器使用成品激光器；PBS偏振分光棱镜将VCSEL激光器发射的光分为透射70％和反射30％两部分，形成分光光路；PD光电探测器用来探测PBS偏振分光棱镜反射的VCSEL激光器发射的光，将光信号转化为电信号，通过对电信号的处理实现VCSEL激光器自身稳频稳功率的功能；PCB基板将VCSEL激光器和PD光电探测器组合在一起，实现光源与探测器一体化；封装结构含基准面，VCSEL激光器出光方向垂直于基准面。本发明专利技术内部组件布局合理，光路简单，安装便捷，可以应用于多数光学实验平台和传感器。

【技术实现步骤摘要】
一种小型化激光器模组
本专利技术涉及光源
，尤其涉及一种小型化激光器模组。
技术介绍
随着现代化光通信时代的到来，世界各国开始研究激光器制造并利用其产生的光进行通信，与普通光不同，激光产生是由物质本质，即原子结构来决定的。垂直腔面发射激光器(Vertical-CavitySurface-EmittingLaser，VCSEL)激光器是一种光从垂直于半导体衬底表面方向出射的半导体激光器，具有模式好、低阈值电流、寿命长、发散角小、价格便宜等优点。随着现代科技的发展，VCSEL激光器逐渐应用于不同领域，比如3C产品、自动化感应、安全保护、光学触控面板等。而在量子操控领域，VCSEL激光器也开始被广泛使用。例如用特定频率的激光去激励原子，原子吸收激光能量，从基态跃迁到激发态；利用一定频率的激光去采集原子信息，激光受原子物理状态影响后可以携带原子磁场、角速度等物理信息。由于其模式好、体积小、寿命长、价格低等优势，VCSEL激光器逐渐在更先进的量子领域大展身手。但由于VCSEL激光器存在长期性频率漂移问题，在量子操控方面无法达到我们需要的稳定性，本专利技术设计一款新的小型化激光器模组，内部包含PD光电探测器，通过光与结构配合，可以实现VCSEL激光器自身的稳频稳功率功能，为实验提供一束稳定且垂直的光束，并且内部结构简单，装配方便、稳定性高。
技术实现思路
本专利技术针对上述技术问题，提供一种新型小型化激光器模组，能够实现自身的稳频稳功率功能，提高激光器在使用过程中的稳定性。同时体积小，能够应用于多数光学实验场景中，并且能够应用于量子操控领域。该小型化激光器模组组件布局合理，光路简单，安装便捷。为了实现上述目的，本专利技术提供的技术方案如下：一种新型小型化激光器模组，包括VCSEL激光器、PBS偏振分光棱镜、PD光电探测器、PCB基板和封装结构，其中封装结构包括外壳结构和底座结构，底座结构具有水平方向上的基准面，VCSEL激光器和PD光电探测器焊接在同一块PCB基板上，实现光源和探测器一体化，所述PCB基板安装于底座结构的基准面上，所述外壳结构罩于VCSEL激光器和PD光电探测器上且与底座结构固定连接，所述VCSEL激光器发射出一束垂直于基准面的光，通过外壳结构内部的第一通光孔照射到PBS偏振分光棱镜底部，光在PBS偏振分光棱镜中经过偏振分光介质膜，透射70％的光，反射30％的光到PBS反射镜上进行二次反射，二次反射后的光束通过外壳结构内部的第二通光孔到达PD光电探测器，VCSEL激光器发射的初始光束与经过二次反射后到达PD光电探测器的光束呈180°角。进一步地，所述外壳结构顶面设有第三凹槽，用于放置PBS偏振分光棱镜。进一步地，所述外壳结构底面设有定位槽，所述底座结构顶面设有与定位槽匹配的定位台。进一步地，所述外壳结构和底座结构的接触面涂抹结构胶，将外壳结构和底座结构固定在一起。进一步地，所述PBS偏振分光棱镜与外壳结构两者接触面涂抹结构胶，将PBS偏振分光棱镜和外壳结构固定在一起。进一步地，所述底座结构顶面设有凹槽，用于放置PCB基板。进一步地，所述底座结构底面设有基准面，为VCSEL激光器提供水平基准。进一步地，所述PCB基板四个角涂抹结构胶，将PCB基板和底座结构固定在一起。进一步地，所述外壳结构上设有通孔，用来通过PCB基板上的电源线与信号线。进一步地，所述外壳结构底部设有第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽与VCSEL激光器的镜筒底部形成配合，所述第二凹槽为PD光电探测器预留的空间。进一步地，所述外壳结构的一侧设有通孔。与现有技术相比，本专利技术的技术效果：本专利技术提供的新型小型化激光器模组，利用PBS偏振分光棱镜产生的分光光路，为实现VCSEL激光器稳频稳功率的功能提供基础，通过外接仪器设备和软件设计分析PD光电探测器的信号，从而达到VCSEL激光器稳频稳功率的功能。同时，将VCSEL激光器和PD光电探测器集成在同一PCB基板上，便于装配和调试，缩小了体积，设计的封装结构能够合理利用空间，将各个器件都封装在一起，分布合理，体积小巧，对准方便，结构简单，性能稳定，便于应用于各种光学实验平台和传感器。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的小型化激光器模组的结构总体剖面图；图2为本专利技术实施例提供的小型化激光器模组的爆炸视图；图3为本专利技术实施例提供的PBS偏振分光棱镜分光光路图；图4为本专利技术实施例提供的外壳结构剖面图；图5为本专利技术实施例提供的外壳结构仰视图；图6为本专利技术实施例提供的外壳结构轴测图；图7为本专利技术实施例提供的底座结构俯视图；图8为本专利技术实施例提供的底座结构轴测图；图9为本专利技术实施例提供的底座结构仰视图。附图标记说明：1、VCSEL激光器；2、PBS偏振分光棱镜；3、PD光电探测器；4、PCB基板，5、外壳结构，6、底座结构。具体实施方式为了使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面将结合附图对本专利技术作进一步的详细介绍。参见图1所示，本专利技术提供的新型小型化激光器模组，包括VCSEL激光器1、PBS偏振分光棱镜2、PD光电探测器3、PCB基板4、外壳结构5和底座结构6。图2为一种小型化激光器模组爆炸视图。PBS偏振分光棱镜2放置在外壳结构5顶面的第三凹槽501中，在两者接触面涂抹结构胶，并使用紫外灯进行照射固化，将PBS偏振分光棱镜2和外壳结构5固定在一起。VCSEL激光器1和PD光电探测器3焊接在同一块PCB基板4上，实现光源和探测器一体化。把上述光源和探测器一体化结构放置在底座结构6顶面的凹槽602中，PCB基板4底面贴合凹槽602底面，在PCB基板4四个角涂抹结构胶，并使用紫外灯进行照射固化，将PCB基板4和底座结构6固定在一起。将外壳结构5放置在底座结构6上面，其中底座结构6顶面的定位台601要与外壳结构5底面的定位槽507配合，使外壳结构5和底座结构6在横向上不会发生相对位移，在两者接触面涂抹结构胶，并使用紫外灯进行照射固化，将外壳结构5和底座结构6固定在一起。图3为PBS偏振分光棱镜分光光路图，VCSEL激光器1发射出一束垂直于基准面603的光，通过外壳结构5内部的第一通光孔502照射到PBS偏振分光棱镜2底部。光在PBS偏振分光棱镜2中经过偏振分光介质膜201，透射70％的光，反射30％的光到PBS反射镜202上，进行二次反射。二次反射后的光束通过外壳结构5内部的第二通光孔503到达PD光电探测器3。激光器发射的初始光束与经过二次反射后到达光电探测器的光束呈180°角。利用PBS偏振分光棱镜2反射回来的光可以实现稳频稳功率功能。...

【技术保护点】
1.一种小型化激光器模组，其特征在于，包括VCSEL激光器(1)、PBS偏振分光棱镜(2)、PD光电探测器(3)、PCB基板(4)和封装结构，其中封装结构包括外壳结构(5)和底座结构(6)，底座结构具有水平方向上的基准面，VCSEL激光器(1)和PD光电探测器(3)焊接在同一块PCB基板(4)上，实现光源和探测器一体化，所述PCB基板(4)安装于底座结构(6)的基准面上，所述外壳结构(5)罩于VCSEL激光器(1)和PD光电探测器(3)上且与底座结构(6)固定连接，所述VCSEL激光器(1)发射出一束垂直于基准面的光，通过外壳结构(5)内部的第一通光孔(502)照射到PBS偏振分光棱镜(2)底部，光在PBS偏振分光棱镜(2)中经过偏振分光介质膜(201)，透射70％的激光，反射30％的激光到PBS反射镜(202)上进行二次反射，二次反射后的光束通过外壳结构(5)内部的第二通光孔(503)到达PD光电探测器(3)，VCSEL激光器(1)发射的初始光束与经过二次反射后到达PD光电探测器(3)的光束呈180°角。/n

【技术特征摘要】
1.一种小型化激光器模组，其特征在于，包括VCSEL激光器(1)、PBS偏振分光棱镜(2)、PD光电探测器(3)、PCB基板(4)和封装结构，其中封装结构包括外壳结构(5)和底座结构(6)，底座结构具有水平方向上的基准面，VCSEL激光器(1)和PD光电探测器(3)焊接在同一块PCB基板(4)上，实现光源和探测器一体化，所述PCB基板(4)安装于底座结构(6)的基准面上，所述外壳结构(5)罩于VCSEL激光器(1)和PD光电探测器(3)上且与底座结构(6)固定连接，所述VCSEL激光器(1)发射出一束垂直于基准面的光，通过外壳结构(5)内部的第一通光孔(502)照射到PBS偏振分光棱镜(2)底部，光在PBS偏振分光棱镜(2)中经过偏振分光介质膜(201)，透射70％的激光，反射30％的激光到PBS反射镜(202)上进行二次反射，二次反射后的光束通过外壳结构(5)内部的第二通光孔(503)到达PD光电探测器(3)，VCSEL激光器(1)发射的初始光束与经过二次反射后到达PD光电探测器(3)的光束呈180°角。


2.根据权利要求1所述的小型化激光器模组，其特征在于，所述外壳结构(5)顶面设有第三凹槽(501)，用于放置PBS偏振分光棱镜(2)。


3.根据权利要求1所述的小型化激光器模组，其特征在于，所述外壳结构(5)底面设有定位槽(507)，所述底座结构(6)顶面设有与定位槽匹配的定位台(601)。

【专利技术属性】
技术研发人员：刘占超，田昊，刘刚，贾雨棽，柴真，邵亦博，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11