一种高耦合效率的激光器制造技术

本发明专利技术提供一种高耦合效率的激光器，包括光波导芯片、快轴压缩透镜、聚焦透镜和光纤，快轴压缩透镜设置有外凸的压缩曲面，压缩曲面的母线平行于光波导芯片的慢轴，聚焦透镜设置有外凸的聚焦曲面，光波导芯片的出射端、压缩曲面、聚焦曲面和光纤的入射端沿光路方向依次布置。通过压缩曲面使慢轴发散角等于快轴发散角，继而第一调整光的截面呈圆形地入射至聚焦透镜，在聚焦透镜的聚拢后高效地耦合进入光纤的入射端，不仅采用更少的器件结构更为简单，有效降低成本，缩小器件整体体积，还减少光在传输中的损失，继而提高光的耦合效率。继而提高光的耦合效率。继而提高光的耦合效率。

【技术实现步骤摘要】
一种高耦合效率的激光器


[0001]本专利技术涉及光学器件领域，尤其涉及一种高耦合效率的激光器。

技术介绍

[0002]随着激光雷达等应用对更高功率激光器的需求增加，一些新型的半导体激光器设计逐渐走入市场，其特点是在保持近单模光束质量的基础上，大大提高了输出功率或脉冲能量，其中一种设计结构是由一个传统的DFB激光器和一个扇形放大器级联形成的集成半导体芯片。
[0003]如图1和图2，这种半导体芯片11的输出面是一个细长线，垂直于芯片的方向Z只有约0.1um高，平行于芯片方向Y有数十微米到百微米的数量级。同时，出射光束通过如此狭窄的缝隙时要发生衍射，光束势必要在方向Y得到较大的发散，而在方向Z的发散受限，而且在垂直和水平方向上光束的发散程度不同，光束远场的横截面呈椭圆形，纵向发散角较大，横向发散角较小，光强的分布也不对称，而且存在像差。
[0004]为止，现有技术中主要采用半导体芯片11、第一柱面透镜12、第二柱面透镜13和球面透镜14，第一柱面透镜12设置有直圆柱面121，第二柱面透镜13设置有直圆柱面131，球面聚焦透镜14设置有外凸的球面，直圆柱面121的母线沿方向Y布置，直圆柱面131的母线沿方向Z布置，直圆柱面121的母线垂直于直圆柱面131的母线，半导体芯片11输出的光。
[0005]经过直圆柱面121是则对方向Z进行光路调整，经过直圆柱面131时则对方向Y进行光路调整，继而以横向和纵向对称的光束入射至球面透镜14，经过球面的聚拢后耦合进入到光纤中。
[0006]而由于经过两个柱面透镜的光路调整后再进入球面透镜的耦合，因此增加器件调节难度，也不利于降低成本，同时也会增加光功率的损耗，增加发热量，继而不利于提高耦合效率，且光学器件的整体体积不利于进一步缩小。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种高耦合效率且结构简单的激光器。
[0008]为了实现本专利技术的目的，本专利技术提供一种激光器，包括光波导芯片、快轴压缩透镜、聚焦透镜和光纤，快轴压缩透镜设置有外凸的压缩曲面，压缩曲面的母线平行于光波导芯片的慢轴，聚焦透镜设置有外凸的聚焦曲面，光波导芯片的出射端、压缩曲面、聚焦曲面和光纤的入射端沿光路方向依次布置。
[0009]更进一步的方案是，快轴压缩透镜在压缩曲面相对的一侧设置有主平面。
[0010]更进一步的方案是，压缩曲面朝向聚焦透镜，主平面朝向光波导芯片。
[0011]更进一步的方案是，从光波导芯片输出的出射光在压缩曲面处形成校正光斑，校正光斑的快轴直径等于慢轴直径。
[0012]更进一步的方案是，聚焦透镜在相对的两侧设置有外凸的聚焦曲面。
[0013]更进一步的方案是，从光波导芯片输出的出射光经压缩曲面整形后向聚焦透镜输
出第一调整光，第一调整光的慢轴发散角等于第一调整光的快轴发散角。
[0014]更进一步的方案是，聚焦透镜向光纤的入射端输出经聚拢的第二调整光，第二调整光耦合进入光纤。
[0015]更进一步的方案是，快轴压缩透镜为柱面透镜，压缩曲面为外凸的直圆柱面。
[0016]更进一步的方案是，聚焦透镜为球面透镜或者具有高阶二次项面型的曲面透镜，聚焦曲面为外凸的球面或者具有高阶二次项面型的曲面。
[0017]本专利技术的有益效果是，由于光波导芯片在快轴方向Z的发散角较大，在慢轴方向Y的发散角较小，因此通过快轴压缩透镜的压缩曲面的母线平行于光波导芯片的慢轴，压缩曲面的母线垂直于光波导芯片的快轴，因此压缩曲面对快轴方向Z的发散角和光路进行调整，而不对慢轴方向Y的发散角和光路进行调整，继而使慢轴发散角等于快轴发散角，并且，由于出射光的快轴发散角和慢轴发散角不相同，而在一个特定的位置，光斑的快轴直径等于慢轴直径，即光斑呈圆形，因此将主平面布置在该特定的位置，并随着对慢轴发散角的调整，继而第一调整光的截面呈圆形地入射至聚焦透镜，在聚焦透镜的聚拢后高效地耦合进入光纤的入射端，不仅采用更少的器件结构更为简单，有效降低成本，缩小器件整体体积，还减少光在传输中的损失，继而提高光的耦合效率。
附图说明
[0018]图1是现有技术的激光器的光路示意图。
[0019]图2是现有技术中光波导芯片的输出光示意图。
[0020]图3是本专利技术激光器实施例的光路示意图。
[0021]图4是本专利技术激光器实施例中慢轴的光路示意图。
[0022]图5是本专利技术激光器实施例中快轴的光路示意图。
[0023]以下结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明。
具体实施方式
[0024]参照图3至图5，激光器包括光波导芯片21、快轴压缩透镜22、聚焦透镜23和光纤24，光波导芯片21的宽度方向为方向Y，光波导芯片21的高度方向为方向Z，光波导芯片在方向Z的高度呈较扁平布置，光波导芯片21的慢轴平行于方向Y，光波导芯片21的快轴平行于方向Z。
[0025]快轴压缩透镜22设置有外凸的压缩曲面221，压缩曲面221的母线平行于光波导芯片21的慢轴，快轴压缩透镜22在压缩曲面221方向X相对的一侧设置有主平面222，主平面222垂直于方向X，主平面222朝向光波导芯片21，压缩曲面221朝向聚焦透镜23，聚焦透镜23在方向X相对的两侧分别设置有外凸的聚焦曲面231和聚焦曲面232，光波导芯片21的出射端、主平面222、压缩曲面221、聚焦曲面231、聚焦曲面232和光纤24的入射端沿光路方向依次布置，光路方向平行于方向X。
[0026]在本实施例中快轴压缩透镜22采用柱面透镜，压缩曲面221为外凸的直圆柱面，快轴压缩透镜还可采用其他常规可对快轴光线进行压缩的透镜，聚焦透镜23可采用球面透镜或者具有高阶二次项面型的曲面透镜，而聚焦曲面231可采用外凸的球面或具有高阶二次项面型的曲面。
[0027]由于慢轴的光在光波导芯片21内部开始发散，而快轴的光在光波导芯片21的输出端部开始发散，因此光波导芯片21在输出端输出的出射光L0在慢轴具有较小的发散角，而出射光L0在快轴则具有较大的发散角，因此出射光L0在输出端的横截面呈椭圆形，随着光线的传输，入射至主平面222上，随后，出射光L0在经过快轴压缩透镜22的主平面222和压缩曲面221整形后，由于压缩曲面221的母线平行于慢轴，压缩曲面的母线垂直于光波导芯片的快轴，因此压缩曲面对快轴方向Z的发散角和光路进行调整，而不对慢轴方向Y的发散角和光路进行调整，继而在压缩曲面221处形成校正光斑L1，校正光斑L1的快轴直径D2等于慢轴直径D1，且调整得出向聚焦透镜23输出的第一调整光L2，使得调整后的第一调整光L2的快轴发散角等于第一调整光L2的慢轴发散角，且第一调整光L2横截面呈圆形，最后通过聚焦曲面231和聚焦曲面232对第一调整光L2的聚拢，继而聚拢后的第二调整光L3耦合入射至光纤24的入射端，第二调整光L3的横截面呈较小的圆形，继而完成光波导芯片和光纤之间的高效耦合。
[0028]除此之外，还可以将压缩曲面221朝向光波导芯片本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高耦合效率的激光器，其特征在于，包括光波导芯片、快轴压缩透镜、聚焦透镜和光纤，所述快轴压缩透镜设置有外凸的压缩曲面，所述压缩曲面的母线平行于所述光波导芯片的慢轴，所述聚焦透镜设置有外凸的聚焦曲面，所述光波导芯片的出射端、所述压缩曲面、所述聚焦曲面和所述光纤的入射端沿光路方向依次布置。2.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于：所述快轴压缩透镜在所述压缩曲面相对的一侧设置有主平面。3.根据权利要求2所述的激光器，其特征在于：所述压缩曲面朝向所述聚焦透镜，所述主平面朝向所述光波导芯片。4.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于：从所述光波导芯片输出的出射光在所述压缩曲面处形成校正光斑，所述校正光斑的快轴直径等于慢轴直径。5.根据权利要求1所述的激光器，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：张大鹏，刘云康，邓剑钦，陆龙钊，
申请(专利权)人：珠海光库科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：