一种输出环形光斑的半导体激光器制造技术

本实用新型专利技术提供一种输出环形光斑的半导体激光器，属于激光器技术领域，包括依次连接的指示激光模块、反向包层光剥除模块、光纤合束器模块、包层光剥除模块、功率检测模块、多包层传输光纤和激光输出模块，所述光纤合束器模块的输入端连接有半导体激光发射模块。本实用新型专利技术的焊接熔池较为均匀。新型的焊接熔池较为均匀。新型的焊接熔池较为均匀。

【技术实现步骤摘要】
一种输出环形光斑的半导体激光器


[0001]本技术涉及激光器
具体的是一种输出环形光斑的半导体激光器。

技术介绍

[0002]半导体激光器以一定的半导体材料做工作物质受电流激励而输出激光。目前工业上常用的半导体激光器波段在900~1000nm之间，主要应用于激光雷达探测、激光焊接、光纤激光器泵浦激励源等场景。目前半导体激光器在激光焊接应用领域可分为百瓦级半导体激光器及千瓦级激光器。百瓦级半导体激光器的激光焊接主要应用有激光锡焊、塑料焊接、薄片焊接等，千瓦级半导体激光器的激光焊接主要应用有碳钢和不锈钢等金属焊接。在激光焊接领域，半导体激光器通过模块合束将半导体激光耦合进大芯径光纤实现百瓦级或千瓦级的激光输出，输出激光光束为高斯光束，光斑一般成圆形状，输出功率越高，光斑中心的功率密度越大。在激光焊接过程中，光斑功率密度局部越高，很容易导致飞溅及焊接熔池不均匀现象，限制了精密焊接的应用场景。

技术实现思路

[0003]针对目前半导体激光器单一的光斑形态在应用端的局限性，提出了一种输出环形光斑的半导体激光器，旨在解决目前高斯光束的光斑功率密度局部较高，飞溅及焊接熔池不均匀现象。本技术的目的是提供一种输出环形光斑的半导体激光器，包括依次连接的指示激光模块、反向包层光剥除模块、光纤合束器模块、包层光剥除模块、功率检测模块、多包层传输光纤和激光输出模块，所述光纤合束器模块的输入端连接有半导体激光发射模块。
[0004]所述指示激光模块为可见波段激光发射模块，所述指示激光模块输出光纤与反向包层光剥除模块的输入光纤连接；
[0005]所述反向包层光剥除模块的输出端和所述半导体激光发射模块的输出端连接于光纤合束器模块的输入端；
[0006]所述光纤合束器模块的输出端连接所述包层光剥除模块的输入端；
[0007]所述包层光剥除模块的输出端连接所述功率检测模块的输入端；
[0008]所述功率检测模块的输出端连接所述多包层传输光纤的输入端，所述多包层传输光纤的输出端连接激光输出模块。
[0009]可选的，半导体激光发射模块为半导体激光的发射源，尾端为光纤输出，所述光纤的纤芯尺寸规格包括105um、135um、200um和220um，所述半导体激光发射模块的发射激光的激光功率为1W~1000W。
[0010]可选的，光纤合束器模块为N*1或（N+1）*1的光纤合束器，N为大于1的整数。
[0011]可选的，还设有半导体泵浦；所述半导体泵浦的输入光纤的纤芯规格包括105um、135um、200um和220um，所述半导体泵浦的输入光纤和半导体激光发射模块的输出光纤匹配连接，信号输入光纤为纤芯尺寸大于6um的单模光纤或多模光纤，光纤合束器模块的输出光
纤为多包层的无源传输光纤。
[0012]可选的，包层光剥除模块为光纤外包层的功率剥除器件，所述包层光剥除模块的输入光纤和光纤合束器模块的输出光纤匹配连接，其输出光纤和多包层传输光纤连接，半导体激光发射模块发射的激光经过光纤合束器模块将部分激光耦合进多包层传输光纤的最外包层，经过包层光剥除模块将部分外包层激光滤除。
[0013]可选的，功率检测模块为光电探测器，贴于包层光剥除模块和多包层传输光纤的接点位置或接点位置附近，用于检测半导体激光发射模块的激光输出功率。
[0014]可选的，多包层传输光纤为光纤包层数量N≥3的无源传输光纤，多包层传输光纤的纤芯不传输半导体激光功率，激光功率在第n包层传输，N≥n≥1。
[0015]可选的，当多包层传输光纤为三包层传输光纤结构时，所述三包层传输光纤结构包括纤芯、第一包层、第二包层和涂覆层，对应的光纤折射率依次为n1纤芯折射率、n2第一包层折射率和n3第三包层折射率；光纤的折射率对应关系为n2＞n1，n2＞n3，n1、n3可相等或不相等；由于全反射原理，激光可在第一包层2内稳定传输。
[0016]可选的，当多包层传输光纤为四包层传输光纤结构时，多包层传输光纤包括纤芯、第一包层、第二包层、第三包层和涂覆层，对应的光纤折射率依次为n11纤芯折射率、n12第一包层折射率、n13第三包层折射率和n14第四包层折射率；光纤的折射率对应关系为n13＞n12、n13＞n14，n11＞n12，n11、n13可相等或不相等，n12，n14可相等或不相等；由于全反射原理，激光可以在第二包层内稳定传输。
[0017]可选的，当多包层传输光纤为N包层传输光纤时，为实现激光环形光斑输出，激光在第n包层传输，所述多包层光纤折射率应满足以下条件：
[0018]第n包层折率＞第n
‑
1包层折射率，第n包层折率＞第n+1包层折射率。
[0019]可选的，激光输出模块为激光输出头，激光输出模块可为水冷QBH、风冷QBH或QD带有石英端帽的激光输出头，也可为SMA905、D80接口的光纤输出头；激光输出模块所用的输出光纤为多包层传输光纤。
[0020]有益效果：通过多包层传输光纤实现输出半导体激光环形光斑，在焊接时无飞溅现象，焊接熔池较为均匀。
附图说明
[0021]图1为本技术输出环形光斑的半导体激光器示意图；
[0022]图2为三包层传输光纤结构截面示意图；
[0023]图3为三包层传输光纤折射率分布示意图；
[0024]图4为四包层传输光纤截面示意图；
[0025]图5为四包层传输光纤折射率分布示意图；
[0026]图6为现有技术中的环形光斑图；
[0027]图7为本技术环形光斑图。
具体实施方式
[0028]下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参
考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。在本技术的描述中，需要理解的是，术语“内”、“上”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
[0029]在本技术的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0030]下面结合附图对本技术进行进一步说明：
[0031]参照图1
‑
图7，在一实施例中，实施例中指示激光模块101为红光激光模块，发射630~650nm波长的激光，功率大于30mW，光纤输出；反向包层光剥除模块102为光纤纤芯20um，包层250um的包层光剥本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种输出环形光斑的半导体激光器，其特征在于，包括依次连接的指示激光模块（101）、反向包层光剥除模块（102）、光纤合束器模块（104）、包层光剥除模块（105）、功率检测模块（106）、多包层传输光纤（107）和激光输出模块（108），所述光纤合束器模块（104）的输入端连接有半导体激光发射模块（103）。2.根据权利要求1所述的输出环形光斑的半导体激光器，其特征在于，半导体激光发射模块（103）为半导体激光的发射源，尾端为光纤输出，所述光纤的纤芯尺寸规格包括105um、135um、200um和220um，所述半导体激光发射模块（103）的发射激光的激光功率为1W~1000W。3.根据权利要求1所述的输出环形光斑的半导体激光器，其特征在于，光纤合束器模块（104）为N*1或（N+1）*1的光纤合束器，N为大于1的整数。4.根据权利要求1所述的输出环形光斑的半导体激光器，其特征在于，还设有半导体泵浦；所述半导体泵浦的输入光纤的纤芯规格包括105um、135um、200um和220um，所述半导体泵浦的输入光纤和半导体激光发射模块（103）的输出光纤匹配连接，信号输入光纤为纤芯尺寸大于6um的单模光纤或多模光纤，光纤合束器模块（104）的输出光纤为多包层的无源传输光纤。5.根据权利要求1所述的输出环形光斑的半导体激光器，其特征在于，包层光剥除模块（105）为光纤外包层的功率剥除器件，所述包层光剥除模块（105）的输入光纤和光纤合束器模块（104）的输出光纤匹配连接，其输出光纤和多包层传输光纤（107）连接，半导体激光发射模块（103）发射的激光经过光纤合束器模块（104）将部分激光耦合进多包层传输光纤（107）的最外包层，经过包层光剥除模块（105）将部分外包层激光滤除。6.根据权利要求1所述的输出环形光斑的半导体激光器，其特征在于，功率检测模块（106）为光电探测器，贴于包层光剥除模块（105）和多包层传输光纤（107）的接点位置或接点位置附近，用于检测半导体激光发射模块（103）的激...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈文才，张瑞，卢国杰，牛增强，
申请(专利权)人：深圳市联赢激光股份有限公司，
类型：新型
国别省市：