一种基于半导体激光微型巴条的光纤耦合模块制造技术

本发明专利技术公开了一种基于半导体激光微型巴条的光纤耦合模块，包括底座，底座上设有由发光芯片组、快轴准直镜和光纤阵列组成的发光模块，快轴准直镜和光纤阵列依次置于发光芯片组的激光发射方向上，且发光芯片组的发射激光射入快轴准直镜的入射侧，快轴准直镜出射侧射出的激光射入光纤阵列的入射侧，光纤阵列的出射侧还设置有光纤合束器；光纤阵列的出射激光射入光纤合束器的光输入端。本发明专利技术是在Ｍｉｎｉ?Ｂａｒ的基础上开发出来的产品，无需经过复杂的切割、旋转、重排的光学系统即可将光束耦合进光纤内。本发明专利技术的耦合模块结构简单，体积小巧，成本低，可以根据不同客户需求，设计并生产出包含有２个或２个以上发光区的Ｍｉｎｉ?Ｂａｒ型光纤耦合模块。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于激光器制造领域，涉及一种光纤耦合模块，尤其是一种用于半导体激光微型巴条的光纤耦合模块。
技术介绍
半导体激光器及其光纤耦合系统在工业、医疗、军事等领域得到越来越广泛的应 用。在众多应用中，体积小，重量轻，成本低的半导体激光器的耦合模块成为市场的关注重 点和各国研究的焦点。目前为了追求高功率和高亮度输出的半导体激光器耦合模块，通常是在半导体激 光器(LD)前端加相应的光束整形系统，如对光束进行切割，旋转，重排等，将激光束压缩至 需要的光斑输出(牛岗，樊仲维，王培峰等，“大功率半导体激光列阵单光纤耦合技术”，半 导体学报，2007，28 (10) 1607-1610)，这样使得耦合模块体积大，结构和工艺复杂，成本高。 国内外相关产品很多，但多为两种芯片基础上开发出的产品，都存在一定的缺点(1)单管 (Single Emitter)产品，该产品只有一个发光点，可以做到808nm，50 ？？ m，5W的激光输出， 尽管光纤芯径很小，但由于功率的限制，亮度并不是很高。(2)单Bar产品，该产品的发光点一股为19个或19个以上(如47个，62个)，针 对这种Bar条，多使用切割、翻转、重排、聚焦的光束整形方式来实现光纤耦合输出，这类产 品可以达到很高的功率，但由于采用了复杂的光学系统，成本很高，而且输出光纤芯径也不 能做到很小，较难达到高亮度输出的目的。(3)多单管产品，相对于传统的单管产品，该型产品在功率上有一定的增加，但与 基于Bar条类的产品相比，其功率还是偏低。(4)多Bar条产品，这类产品在功率方面具有绝对的优势，但很难使激光耦合进小 芯径的光纤内，这就决定了该类产品的亮度不高。综上所述，传统的半导体激光器光纤耦合方案中，激光芯片一股采用单管 (SingleEmitter)或者单Bar，而光学整形系统(主要是Bar条类)则往往需要进行复杂的 光学切割、旋转、重排。传统技术具有以下缺点(1)基于Bar条的光纤耦合产品成本高，要 求的驱动电流大。由于加入了复杂的光学系统，使得整个产品成本提高，降低了该类产品的 市场竞争力，同时该类产品往往需要很高的驱动电流，这严重限制了产品的应用。(2)功率和亮度偏低。对于单管光纤耦合产品，由于其功率的限制，很难做出大功 率、高亮度的激光器产品。而对于Bar条光纤耦合产品，由于很难将光束耦合进小芯径的光 纤中，所以亮度也不高。(3)工艺复杂。常见的Bar条光纤耦合产品通常采用复杂的光学系统，以达到小芯 径光纤耦合输出的目的，这种光学系统包含了复杂的光束整形透镜，在实际生产中，每增加 一个透镜，工艺难度大大增加，同时也带来功率的损失。(4)结构复杂。传统技术中，为了得到好的光束质量，无论是单管类还是Bar条类 产品，均采用了复杂的光学整形系统，因此使得耦合模块的结构复杂，体积庞大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述技术的缺点，提供一种基于半导体激光微型巴条的光 纤耦合模块。该种光纤耦合模块针对微型巴条具有两个或两个以上发光点的特点，无需对 慢轴光束进行准直，也无需经过复杂的切割、旋转、重排的光学系统，而是采用光纤阵列直 接耦合入光纤内，具有制作工艺简单、体积小巧、成本低的优点。本专利技术的目的是通过以下技术方案来解决的该种基于半导体激光微型巴条的光纤耦合模块，包括底座，所述底座上设有由发光芯片组、快轴准直镜和光纤阵列组成的发光 模块，所述快轴准直镜和光纤阵列依次置于发光芯片组的激光发射方向上，且发光芯片组 的发射激光射入快轴准直镜的入射侧，快轴准直镜出射侧射出的激光射入光纤阵列的入射 侧，光纤阵列的出射侧还设置有光纤合束器；所述光纤阵列的出射激光射入光纤合束器的 光输入端。上述快轴准直镜为D型柱透镜或0型光纤透镜；所述发光芯片组由一个或多个发 光芯片组成。上述发光芯片为Mini Bar。进一步，以上所述光纤阵列中光纤的数目大于或者等于Mini Bar的发光区数目。以上组成发光芯片组的多个发光芯片并列排列或成阶梯状排列，且各发光芯片的激光发射方向一致。上述快轴准直镜慢轴方向的长度小于10mm。本专利技术具有以下有益效果(1)结构简单，体积小本专利技术只需对半导体激光器快 轴光束进行准直，无需对慢轴光束进行准直，无需采用复杂的切割、旋转、重排的光学系统 即可将光束耦合进光纤内，实现耦合模块的制作。整体模块的体积小巧，结构简单。(2)成本低本专利技术基于微型巴条设计，其价格较低，制备出的耦合产品比Bar条 类光纤耦合产品更有竞争力；而相对于单管产品，本专利技术的一个芯片产生的功率需要多个 单管产品才能达到，成本自然大大降低。(3)功率高与传统单管产品相比，由于采用微型巴条，因此本专利技术的功率显著提尚ο(4)工艺简单本专利技术省去了通常Bar条光束整形系统所需要的光束翻转、切割、 重排等过程，通过简单的快轴光束准直和光纤合束的方式即可实现光纤耦合的目的，工艺非常简单。附图说明图1为本专利技术实施例一的结构原理示意图；图2为本专利技术实施例二的结构原理示 意图；图3为本专利技术实施例二的立体拆解示意图；图4为本专利技术实施例二的装配示意图；图 5为光纤合束器5输出的各种光斑形式。其中1底板；2为发光芯片组；3为快轴准直镜；4为光纤阵列；5为光纤合束器。 具体实施例方式下面结合附图和实施例详细叙述本专利技术的技术方案如图1和图2所示，本专利技术包括底座1、发光芯片组2、快轴准直镜3、光纤阵列4和光纤合束器5。其中由发光芯片组2、 快轴准直镜3和光纤阵列4组成的发光模块被设置在底座1上，快轴准直镜3和光纤阵列 4依次置于发光芯片组2的激光发射方向上，且发光芯片组2的发射激光射入快轴准直镜3 的入射侧，快轴准直镜3出射侧射出的激光射入光纤阵列4的入射侧。在光纤阵列4的出 射侧设置光纤合束器5，使光纤阵列4的出射激光射入到光纤合束器5的光输入端。光纤合 束器5的输出光斑可以为如图5 (a)、(b)、(c)、(d)的形状。 本专利技术的快轴准直镜3为D型柱透镜或0型光纤透镜，发光芯片组2由一个或多 个发光芯片组成，其中发光芯片选用Mini Bar(即微型巴条)，本专利技术光纤阵列3中光纤数 目可为7根、9根、16根、19根等等，并且光纤阵列3中光纤的数目应大于或者等于Mini Bar 的发光区数目。本专利技术中组成发光芯片组2的多个发光芯片并列排列或成阶梯状排列，且 各发光芯片的激光发射方向一致。要求本专利技术中快轴准直镜3的慢轴方向的长度要小于 IOmm0实施例参见图3和图4，该实施例中采用的基本结构与以上阐述的结构相同，也 包括有底座1、发光芯片组2、快轴准直镜3、光纤阵列4和光纤合束器5。为了使设置在底 座1上的各个部件对齐，在底座1上设置有不同高度的台阶，发光芯片组2固定设置在第一 个台阶，接下来的各台阶依次固定安置快轴准直镜3、光纤阵列4和光纤合束器5，各台阶的 设置高度要保证发光芯片组2的发射激光射入快轴准直镜3的入射侧，快轴准直镜3出射 侧射出的激光束射入光纤阵列4的入射侧，光纤阵列4的出射激光束射入到光纤合束器5 的光输入端。在该实施例中，快轴准直镜3选用0型光纤透镜。本专利技术的工作原理本专利技术首先利用微型巴条(Mini Bar)排列的发光芯片组2作 为激光产生装置，其中微型巴条是一种介于单发光点芯片和标准10毫米长芯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于半导体激光微型巴条的光纤耦合模块，包括底座（１），其特征在于：所述底座（１）上设有由发光芯片组（２）、快轴准直镜（３）和光纤阵列（４）组成的发光模块，所述快轴准直镜（３）和光纤阵列（４）依次置于发光芯片组（２）的激光发射方向上，且发光芯片组（２）的发射激光射入快轴准直镜（３）的入射侧，快轴准直镜（３）出射侧射出的激光射入光纤阵列（４）的入射侧，光纤阵列（４）的出射侧还设置有光纤合束器（５）；所述光纤阵列（４）的出射激光射入光纤合束器（５）的光输入端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘兴胜，王晓飚，杨凯，李列红，郑艳芳，
申请(专利权)人：西安炬光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]