一种光学组合透镜及LDA光纤耦合系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种光学组合透镜及LDA光纤耦合系统，光学组合透镜包括基底玻璃；基底玻璃正面中心阵列排布有多个六边形透镜，背面中心设置有偶次非球面。LDA光纤耦合系统包括半导体激光器阵列、光纤和光学组合透镜；半导体激光器阵列朝向光学组合透镜正面中心位置，光纤朝向光学组合透镜背面中心位置；半导体激光器阵列采用多颗LD芯片阵列排布，六边形透镜的数量与LD芯片数量相同，六边形透镜的尺寸大于LD芯片尺寸，六边形透镜阵列整体尺寸大于半导体激光器阵列整体尺寸；偶次非球面的数值孔径小于光纤的数值孔径。能够有效将半导体激光器阵列的光线耦合至光纤中。激光器阵列的光线耦合至光纤中。激光器阵列的光线耦合至光纤中。

【技术实现步骤摘要】
一种光学组合透镜及LDA光纤耦合系统


[0001]本技术属于光耦合领域，涉及一种光学组合透镜及LDA光纤耦合系统。

技术介绍

[0002]近年来，随着大功率固态激光器和光纤激光器的快速发展，高功率半导体激光器(LD)及其阵列(LDA)由于具有体积小、效率高、结构简单、易调制和易集成等优点被广泛应用于光纤通讯、工业加工、医疗诊断、环境监测及国防领域。然而高功率的半导体激光器阵列的大面阵、大发散角的特点为其应用的瓶颈，目前应用过程中，半导体激光器阵列的光线无法直接耦合至光纤中，限制了半导体激光器阵列的应用。

技术实现思路

[0003]本技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种光学组合透镜及LDA光纤耦合系统，能够有效将半导体激光器阵列的光线耦合至光纤中。
[0004]为达到上述目的，本技术采用以下技术方案予以实现：
[0005]一种光学组合透镜，包括基底玻璃；
[0006]基底玻璃正面中心阵列排布有多个六边形透镜，六边形透镜阵列整体为正方形；基底玻璃背面中心设置有偶次非球面。
[0007]优选的，六边形透镜的数量为16
‑
37颗。
[0008]优选的，偶次非球面的直径为0.75
‑
2.6mm，厚度为0.14
‑
2.1mm。
[0009]优选的，偶次非球面直径大于六边形透镜阵列的边长0.4
‑
0.8mm。
[0010]优选的，六边形透镜和偶次非球面均采用折射率为1.515，色散系数为54的UV胶水制成。
[0011]一种LDA光纤耦合系统，包括半导体激光器阵列、光纤和所述的光学组合透镜；
[0012]半导体激光器阵列朝向光学组合透镜正面中心位置，光纤朝向光学组合透镜背面中心位置；半导体激光器阵列采用多颗LD芯片阵列排布，六边形透镜的数量与LD芯片数量相同，六边形透镜的尺寸大于LD芯片尺寸，六边形透镜阵列整体尺寸大于半导体激光器阵列整体尺寸；偶次非球面的数值孔径小于光纤的数值孔径。
[0013]优选的，六边形透镜的尺寸大于LD芯片尺寸90
‑
420um。
[0014]优选的，偶次非球面直径大于六边形透镜阵列的边长0.4
‑
0.8mm。
[0015]优选的，LD芯片数量为16
‑
37颗，发光面为3
‑
8um；光纤的数值孔径为0.12，纤芯直径为62.5um。
[0016]优选的，半导体激光器阵列与六边形透镜的距离小于等于0.14mm，偶次非球面与光纤端面的距离大于等于1.32mm。
[0017]与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：
[0018]本技术以玻璃为基底，基底玻璃正面中心阵列排布有多个六边形透镜，背面中心设置有偶次非球面，形成光学组合透镜，六边形透镜阵列能够对半导体激光器阵列的
光束进行准直，再经偶次非球面光学组合透镜聚焦，最后进入光纤中，实现了有效将半导体激光器阵列的光线耦合至光纤中，并且满足光纤耦合要求。
[0019]进一步，六边形透镜和偶次非球面均采用UV胶水制成，能够使用WLO工艺制作，成本低廉，一片晶圆上可以一次性压印制作上百颗光学组合透镜，为批量生产奠定了基础。
附图说明
[0020]图1为本技术的光学组合透镜三维透视图；
[0021]图2为本技术的光学组合透镜侧面示意图；
[0022]图3为本技术的光学组合透镜正面示意图；
[0023]图4为本技术的光学组合透镜背面示意图；
[0024]图5为本技术的LDA光纤耦合系统结构示意图；
[0025]图6为本技术的LDA光源示意图。
[0026]其中：1
‑
六边形透镜；2
‑
基底玻璃；3
‑
偶次非球面；4
‑
半导体激光器阵列；5
‑
光学组合透镜；6
‑
光纤；7
‑
LD芯片。
具体实施方式
[0027]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0028]需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
[0029]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0030]如图1和图2所示，为本技术所述的光学组合透镜5，包括基底玻璃2。
[0031]基底玻璃2正面中心阵列排布有多个六边形透镜1，六边形透镜1阵列整体为正方形；基底玻璃2背面中心设置有偶次非球面3。
[0032]如图3所示，光学组合透镜5正面为六边形透镜1阵列，与光源对应起到准直光束作用，六边形透镜1阵列整体为正方形，六边形透镜1的数量为16
‑
37颗。
[0033]如图4所示，偶次非球面3的直径为0.75
‑
2.6mm，厚度为0.14
‑
2.1mm，根据基底玻璃2厚度，偶次非球面3直径大于六边形透镜1阵列的边长0.4
‑
0.8mm。
[0034]传统工艺加工上述光学组合透镜5较为复杂，首先是尺寸小，不好加工，其次需要六边形阵列和非球面单独加工，造价相对来说比较贵，尺寸也小不了。本技术采用WLO工艺，六边形透镜1和偶次非球面3均采用UV胶水制成，压印在玻璃基底上，结构简单，成本低廉，一片Wafer上可以一次性压印制作上百颗光学组合透镜5，为批量生产奠定了基础。
[0035]UV胶水的折射率：n＝1.515，色散系数vd＝54。
[0036]引入数值孔径NA、光参数积，NA在光学领域，数值孔径描述了光学组合透镜5收光
锥角的大小，而后者决定了光学组合透镜5收光能力和空间分辨率，在光纤6领域，数值孔径则描述了光进出光纤6时的锥角大小。光参数积光束质量是描述激光束空间特性的重要参量，在LD光纤6耦合时，采用光束参数积(beam parameter product，BPP)描述LD的光束质量更为方便。BPP定义为光斑的束腰半径与光束远场发散半角的乘积，其单位为毫米乘以毫弧度(mm*mrad)；为了使光束耦合进光纤6，则需满足：1、汇聚光斑要小于光纤6纤芯直径。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学组合透镜，其特征在于，包括基底玻璃(2)；基底玻璃(2)正面中心阵列排布有多个六边形透镜(1)，六边形透镜(1)阵列整体为正方形；基底玻璃(2)背面中心设置有偶次非球面(3)。2.根据权利要求1所述的光学组合透镜，其特征在于，六边形透镜(1)的数量为16
‑
37颗。3.根据权利要求1所述的光学组合透镜，其特征在于，偶次非球面(3)的直径为0.75
‑
2.6mm，厚度为0.14
‑
2.1mm。4.根据权利要求1所述的光学组合透镜，其特征在于，偶次非球面(3)直径大于六边形透镜(1)阵列的边长0.4
‑
0.8mm。5.根据权利要求1所述的光学组合透镜，其特征在于，六边形透镜(1)和偶次非球面(3)均采用折射率为1.515，色散系数为54的UV胶水制成。6.一种LDA光纤耦合系统，其特征在于，包括半导体激光器阵列(4)、光纤(6)和权利要求1
‑
5任意一项所述的光学组合透镜(5)；半导体激光器阵列(4)朝向光学组合透镜(5)正面中心位置，光纤(6)朝向光学组合...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫祥龙，罗妮，陈金珠，
申请(专利权)人：华天慧创科技西安有限公司，
类型：新型
国别省市：