一种非球面柱面透镜制造技术

本发明专利技术为一种非球面柱面透镜

【技术实现步骤摘要】
一种非球面柱面透镜、激光耦合方法及激光器


[0001]本专利技术涉及蓝光半导体激光器
，特别是涉及一种非球面柱面透镜
、
激光耦合方法及激光器
。

技术介绍

[0002]蓝光半导体激光器具有重量轻
、
体积小
、
效率高
、
可靠性好
、
寿命长等优点，已广泛应用于医疗
、
工业加工
、
军事和科学研究等多个领域
。
在激光焊接
、
激光切割等材料加工行业使用蓝光半导体激光器时，对激光的输出亮度和光束质量有很高的要求
。
由于当前蓝光半导体激光器单管的输出功率低
(5W
左右
)
，光束质量不对称，在快轴方向的光束质量接近衍射极限，而慢轴方向的光束质量是衍射极限的几倍以上
。
同时，由于激光器件工艺限制，市场上蓝光单管多采用
TO
封装来隔离芯片与空气环境以保证单管的长期可靠性
。
但是，
TO
封装结构会导致芯片端面距离管壳存在大约
1mm
的间隔，给快轴准直带来极大的困难，传统的几十微米截距的微透镜将不能用于
TO
单管准直，因此必须使用大截距的准直透镜
。
市售的产品有限而且存在发散角大的情况，例如：
fisiba
的
TO
管快轴准直镜的残余发散角达到
1.5mrad
，在一些需要耦合进入较小芯径光纤的场合不太适用
。
因此，有必要设计一款基于
TO
单管的小发散角
(
＜
0.5mrad)
快轴准直透镜，以满足耦合更纤细光纤的需求
。

技术实现思路

[0003]为解决
TO
封装单管残余发散角过大的技术问题，提供一种基于蓝光
TO
单管快轴准直的非球面柱面透镜包括：激光束经过非球面柱面透镜准直后，得到准直光束，所述准直光束的发散角＜
0.5mrad。
[0004]可选的，非球面柱面透镜的有效焦距为
3.5mm。
[0005]可选的，非球面柱面透镜的后截距为
1.9mm。
[0006]可选的，非球面柱面透镜的材质为
H
‑
K9L
，一个面为平面，另一个面为非球面
。
[0007]可选的，非球面柱面透镜中非球面的矢高满足多项式：
[0008][0009]其中，
c
为非球面的曲率半径
r
为半径，
k
为锥形系数，
α1、
α2、
α3、
α4为多项式系数
。
[0010]可选的，所述半径
r
＝
‑
2423138mm
；
[0011]所述非球面的锥形系数
k
＝
‑
0.029458
；
[0012]所述非球面多项式系数分别为：
α1＝
‑
0.055960
或
α1＝
‑
0.055960
×
10
‑4，
α2＝
‑
1.585263
×
10
‑3，
α3＝
4.572282
，
α4＝
5.612258
×
10
‑5。
[0013]7.
根据权利要求1所述的基于
TO
封装单管的快轴准直非球面柱面透镜，其特征在于：非球面镀有
450nm
波段的
AR
减反膜
。
[0014]提供一种激光耦合方法：
[0015]步骤
S1
，通过蓝光半导体激光器发射蓝色激光束；
[0016]步骤
S2
，通过非球面柱面透镜对所述蓝色激光束进行准直，得到准直光束，所述准直光束的发散角＜
0.5mrad
；
[0017]步骤
S3
，将所述准直光束耦合至光纤内
。
[0018]可选的，非球面柱面透镜中非球面的矢高满足多项式：
[0019][0020]c
为非球面的曲率半径
r
为半径，
k
为锥形系数，
α1、
α2、
α3、
α4为多项式系数；
[0021]所述半径
r
＝
‑
2423138mm
；
[0022]所述非球面的锥形系数
k
＝
‑
0.029458
；
[0023]所述非球面多项式系数分别为：
α1＝
‑
0.055960
或
α1＝
‑
0.055960
×
10
‑4，
α2＝
‑
1.585263
×
10
‑3，
α3＝
4.572282
，
α4＝
5.612258
×
10
‑5。
[0024]提供一种激光器，所述激光器中设有上述基于
TO
封装单管的快轴准直非球面柱面透镜；所述激光器在工作时执行激光耦合的步骤
。
[0025]有益效果，一种基于蓝光
TO
单管快轴准直的非球面柱透镜，采用光学玻璃
H
‑
K9L
作为基材，基于蓝光
TO
单管快轴准直的非球面柱透镜能为
TO
封装的蓝光半导体单管提供高效准直，仿真结果其残余发散角小于
0.5mrad。
附图说明
[0026]图1为本专利技术非球面柱透镜的几何尺寸；
[0027]图2为本专利技术非球面柱透镜仿真图
。
具体实施方式
[0028]为使本专利技术的目的
、
技术方案和优点更加清楚明白，以下参照附图1‑2，对本专利技术作进一步的详细说明
。
[0029]在一实施例中，本专利技术提出了一种基于
TO
封装单管的快轴准直非球面柱面透镜
。
柱透镜的有效焦距为
3.5mm
，材质为
H
‑
K9L
，一个面为平面，另一个面为非球面柱面
。
通过优化非球面的锥形系数和多项式系数，获得一种对
TO
封装的蓝光半导体单管快轴光束实现高效准直的柱面透镜，其后截距为
1.9本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于
TO
封装单管的快轴准直非球面柱面透镜，其特征在于，激光束经过非球面柱面透镜准直后，得到准直光束，所述准直光束的发散角＜
0.5mrad。2.
根据权利要求1所述的基于
TO
封装单管的快轴准直非球面柱面透镜，其特征在于，非球面柱面透镜的有效焦距为
3.5mm。3.
根据权利要求1所述的基于
TO
封装单管的快轴准直非球面柱面透镜，其特征在于，非球面柱面透镜的后截距为
1.9mm。4.
根据权利要求1所述的基于
TO
封装单管的快轴准直非球面柱面透镜，其特征在于，非球面柱面透镜的材质为
H
‑
K9L
，一个面为平面，另一个面为非球面
。5.
根据权利要求1所述的基于
TO
封装单管的快轴准直非球面柱面透镜，其特征在于，非球面柱面透镜中非球面的矢高满足多项式：其中，
c
为非球面的曲率半径
r
为半径，
k
为锥形系数，
α1、
α2、
α3、
α4为多项式系数
。6.
根据权利要求5所述的基于
TO
封装单管的快轴准直非球面柱面透镜，其特征在于：所述半径
r
＝
‑
2423138mm
；所述非球面的锥形系数
k
＝
‑
0.029458
；所述非球面多项式系数分别为：
α1＝
‑
0.055960
或
α1＝
‑
0.055960
×
10
‑4，
α2＝
‑
1.585263
×
10
‑3，
α3＝
4.572282
，
α4＝
...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢国杰，赵鹏飞，林学春，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：