一种圆周阵列集成半导体激光器制造技术

本发明专利技术公开一种圆周阵列集成半导体激光器，包括散热主体及圆形盖板，散热主体朝向圆形盖板的一面设圆周阵列的发光单元组，散热主体背向圆形盖板的一面设电路驱动板，电路驱动板上设耦合结构，圆形盖板朝下放置，电路驱动板和耦合结构朝上放置，每个发光单元组中的若干个发光单元分别处在不同的台阶平面上，相邻两个发光单元之间的台阶高度差一致，散热主体中心位置设聚焦镜，散热主体中心位置上方设反射结构

【技术实现步骤摘要】
一种圆周阵列集成半导体激光器


[0001]本专利技术属于半导体激光器
，具体涉及一种圆周阵列集成半导体激光器
。

技术介绍

[0002]半导体激光器是由半导体材料制作，通过一定的激励方式，实现粒子数反转产生激光
。
随着应用需求的提升，高功率以及高亮度的半导体激光器成为发展趋势
。
半导体激光器在光纤激光器中作为主要激励源，其输出功率水平直接限制了光纤激光器输出功率水平
。
在同样激光功率输出的前提下，半导体激光器越来越趋向小型化
、
集成化发展
。
在医用
、
照明
、
材料加工等领域中，往往需要使用不同波长的激光或不同波长的激光组合实现更优的效果
。
但是，目前的多波长半导体激光器往往是通过多个不同波长的半导体激光器实现多波长输出，因器件繁多，不利于集成化且成本增加
。

技术实现思路

[0003]为解决现有技术中存在的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种圆周阵列集成半导体激光器
。
[0004]为实现上述目的，达到上述技术效果，本专利技术采用的技术方案为：
[0005]一种圆周阵列集成半导体激光器，包括散热主体及与其相配合的圆形盖板，所述散热主体朝向圆形盖板的一面设置有圆周阵列的发光单元组，所述散热主体背向圆形盖板的一面设置有电路驱动板，所述电路驱动板上设置有耦合结构，所述圆形盖板朝下放置，所述电路驱动板和耦合结构朝上放置，每个发光单元组中的若干个发光单元分别处在不同的台阶平面上，相邻两个发光单元之间的台阶高度差一致，所述散热主体中心位置安装有聚焦镜，所述散热主体中心位置上方设置有反射结构
。
[0006]进一步的，每个发光单元均包括光源
、
快轴透镜
、
慢轴透镜和反射镜Ⅰ，所述光源
、
快轴透镜
、
慢轴透镜和反射镜Ⅰ沿激光传播方向顺序设置，所述光源发出的激光经过快轴透镜和慢轴透镜后，快慢轴方向的光斑经过最优化的压缩，被压缩后的光路通过反射镜Ⅰ朝向散热主体的中心轴线，同一个发光单元组内被反射镜Ⅰ反射后不同台阶上的激光方向在水平面上互相平行，在垂直面上看完全重叠，每个发光单元组的光源通过打铝线或者金线串联在一起
。
[0007]进一步的，所述散热主体上每个发光单元组中靠近最高和最低的发光单元的光源的附近均设置有一个圆形电极孔，所述发光单元组的外侧和内侧分别设置有对应发光单元组数量的电极孔，每个电极孔内均有一根电极，所述电极通过烧结固定在散热主体上
。
[0008]进一步的，所述反射结构包括固定件和反射锥，所述固定件整体外形为圆形或多边形，所述固定件的两平面中一侧为平面，另一侧设置有凸台，部分凸台内部开设有螺钉过孔，所述凸台一侧正中间安装有反射锥，反射锥的反射面距离反射锥中心轴线的距离有远有近，保证发射后的光斑完全填充聚焦镜的聚焦范围，当发光单元组的反射镜Ⅰ反射后的激光照射到反射锥的反射面时，光路方向在水平反向看翻转
90
°
，在垂直方向看重叠
。
[0009]进一步的，所述发光单元组中，轴线对称的两个发光单元组的光路在同一直线上，相对的两个反射面为一对，所述发光单元组的数量与反射面的数量相同且一一对应，均为
N
个，
N
个反射面分成
N/2
对
。
[0010]进一步的，所述反射面共有8个，分成4对：第一对反射面最靠近反射锥中心轴线，对应的发光单元组的激光照射到第一对反射面改变
90
°
方向后，反射光路靠近反射锥中心；第二对反射面和第一对反射面中间隔一对反射面，两对反射面光路成
90
°
角，相对第一对反射面第二对反射面距离反射锥轴线距离稍远，同样改变
90
°
光路的第二对反射面光路，距离反射锥轴线稍远；剩下两对反射面距离反射锥轴线最远，对应的光路反射后距离反射锥轴线最远
。
[0011]进一步的，所述反射锥的反射面高度和宽度控制原则为：整个反射锥的高度需满足第一对反射面及反射后的光路最靠近反射锥轴线的反射面对应的发光单元组光路均能完全被反射，且最靠近反射面顶部的光路，光斑刚刚好在反射面顶部，该路光路的光斑上边缘刚好或略微低于反射面顶部，以此保证第一对反射面的光路最靠近反射锥轴线，所述反射面与反射锥轴线成
45
°
角，所有反射面的宽度均为上窄下宽，反射面的宽度要求为最窄处的反射面宽度大于光斑宽度；
[0012]所述发光单元组的光源距离对应的反射面距离不同，距离远的光源相对近的光源发出的激光到达反射面时其光程较长，光程长的光路到达反射面时慢轴方向的光斑宽度比光程短的要宽，所述反射锥为倒置方式，光程长的光斑靠近反射锥底部，光程短的光斑靠近反射锥顶部，刚好和反射面上窄下宽相吻合
。
[0013]进一步的，所述散热主体圆周边缘设置进水口和出水口，所述散热主体内部设置圆形冷却管道，所述进水口和出水口与圆形冷却管道相连通，所述圆形冷却管道经过发光单元组的光源；
[0014]所述散热主体中心位置开设的中心圆孔处安装有聚焦镜，所述中心圆孔为台阶孔，小直径的圆孔厚度小，圆孔直径大于光斑包络圆直径且小于聚焦镜的直径，大直径的圆孔和聚焦镜处于间隙配合，在大直径的圆孔靠近电路驱动板的一面为螺纹孔，与螺纹孔配合的为带外螺纹孔的固定环，固定环内径大于等于小圆孔的内径，固定环和聚焦镜之间间隔一个隔离垫，隔离垫为环形，其外径无螺纹，内径和固定环相同，固定环旋紧后，通过隔离垫将聚焦镜固定在中心圆孔内，固定后的聚焦镜与散热主体的轴心重合，固定环与大直径的圆孔的螺纹孔之间填充胶水以防止固定环松脱
。
[0015]进一步的，所述散热主体上电路驱动板同侧中心孔位置开设有长方形凹槽，所述长方形凹槽内适配安装耦合结构，所述耦合结构包括耦合结构件
、
反射镜Ⅱ、
陶瓷插芯和光纤，所述耦合结构件长度方向适当高度开设有插芯孔，所述插芯孔的尽头开设方形凹槽，所述方形凹槽内安装有反射镜Ⅱ，所述陶瓷插芯与插芯孔配合并点胶固定，所述陶瓷插芯轴心为空心且直径略大于光纤包层直径，剥除前段涂覆层的光纤同心穿入陶瓷插芯，并凸出适当长度，光纤和陶瓷插芯装配后通过点胶固定，凸出的光纤前端面为平面，表面镀增透膜，反射镜Ⅱ成
45
°
放置，将聚焦镜出射的激光偏转
90
°
后聚焦进光纤端面
。
[0016]进一步的，所述电路驱动板上在电极部分设置导电通孔，电极穿过导电通孔后通过焊锡和电路驱动板连接在一起，所述电路驱动板上对应光源正极的电极的部分连接电路驱动板的正极，对应光源负极的电极的部分连接电路驱动板的负极
。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种圆周阵列集成半导体激光器，其特征在于，包括散热主体及与其相配合的圆形盖板，所述散热主体朝向圆形盖板的一面设置有圆周阵列的发光单元组，所述散热主体背向圆形盖板的一面设置有电路驱动板，所述电路驱动板上设置有耦合结构，所述圆形盖板朝下放置，所述电路驱动板和耦合结构朝上放置，每个发光单元组中的若干个发光单元分别处在不同的台阶平面上，相邻两个发光单元之间的台阶高度差一致，所述散热主体中心位置安装有聚焦镜，所述散热主体中心位置上方设置有反射结构
。2.
根据权利要求1所述的一种圆周阵列集成半导体激光器，其特征在于，每个发光单元均包括光源
、
快轴透镜
、
慢轴透镜和反射镜Ⅰ，所述光源
、
快轴透镜
、
慢轴透镜和反射镜Ⅰ沿激光传播方向顺序设置，所述光源发出的激光经过快轴透镜和慢轴透镜后，快慢轴方向的光斑经过最优化的压缩，被压缩后的光路通过反射镜Ⅰ朝向散热主体的中心轴线，同一个发光单元组内被反射镜Ⅰ反射后不同台阶上的激光方向在水平面上互相平行，在垂直面上看完全重叠，每个发光单元组的光源通过打铝线或者金线串联在一起
。3.
根据权利要求1所述的一种圆周阵列集成半导体激光器，其特征在于，所述散热主体上每个发光单元组中靠近最高和最低的发光单元的光源的附近均设置有一个圆形电极孔，所述发光单元组的外侧和内侧分别设置有对应发光单元组数量的电极孔，每个电极孔内均有一根电极，所述电极通过烧结固定在散热主体上
。4.
根据权利要求1所述的一种圆周阵列集成半导体激光器，其特征在于，所述反射结构包括固定件和反射锥，所述固定件整体外形为圆形或多边形，所述固定件的两平面中一侧为平面，另一侧设置有凸台，部分凸台内部开设有螺钉过孔，所述凸台一侧正中间安装有反射锥，反射锥的反射面距离反射锥中心轴线的距离有远有近，保证发射后的光斑完全填充聚焦镜的聚焦范围，当发光单元组的反射镜Ⅰ反射后的激光照射到反射锥的反射面时，光路方向在水平反向看翻转
90
°
，在垂直方向看重叠
。5.
根据权利要求4所述的一种圆周阵列集成半导体激光器，其特征在于，所述发光单元组中，轴线对称的两个发光单元组的光路在同一直线上，相对的两个反射面为一对，所述发光单元组的数量与反射面的数量相同且一一对应，均为
N
个，
N
个反射面分成
N/2
对
。6.
根据权利要求5所述的一种圆周阵列集成半导体激光器，其特征在于，所述反射面共有8个，分成4对：第一对反射面最靠近反射锥中心轴线，对应的发光单元组的激光照射到第一对反射面改变
90
°
方向后，反射光路靠近反射锥中心；第二对反射面和第一对反射面中间隔一对反射面，两对反射面光路成
90
°
角，相对第一对反射面第二对反射面距离反射锥轴线距离稍远，同样改变
90
°
光路的第二对反射...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱兵兵，魏星星，
申请(专利权)人：三序光学科技，
类型：发明
国别省市：