一种半导体激光器光纤耦合模块制造技术

本发明专利技术公开一种半导体激光模块，包括外壳、平行开设在外壳侧面的多个固定管、设置在固定管内，用于准直、耦合激光束的多个透镜—光纤组件，外壳内还设有下列结构：与透镜—光纤组件共轴的多个半导体激光器；用于分别固定并冷却半导体激光器的热沉；用于连接各个半导体激光器的连接构件；其中热沉上固定半导体激光器的一端镀有氮化铝层，氯化铝层为绝缘层，与现有技术相比，本发明专利技术的优点在于：多个半导体之间通过热沉实现串联，激光器体积较小，结构简单，调整和维修方便，结构稳定，便于批量化生产，可降低生产成本。应用时只需要调试透镜—光纤组件即可获得激光输出。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体激光装置，尤其涉及一种半导体激光器光纤耦合模块。
技术介绍
在现有的激光显示或其他需要高功率激光输出的场合中，通常采用半导体激光器作为光源。单个半导体激光器或半导体激光器封装模块的输出光功率较低，往往不能满足激光显示对于高功率激光光源的要求，实际应用中常需要将多个独立的半导体激光器的输出光整形、合并到一起输出。目前多个半导体激光器的输出光合并方式有两种，微光学系统耦合方法和光纤列阵耦合方法，其中微光学系统耦合方法较为常见，微光学系统耦合方法是通过微光学系统 (微透镜、微棱镜列阵等)，对所有激光器的输出光进行整形、变换，将各激光器的输出光束变换为平行光束，再通过非球面透镜聚焦耦合到单根光纤内，如授权公告号为201331603Y 的中国技术专利《一种将多路半导体激光耦合入单根光纤的激光模块》所述，其结构为多个激光器芯片垂直安装在阶梯型金属热沉上，每个激光器的光束都由一个微柱透镜和一个柱面镜分别在快轴和慢轴方向进行准直后形成准平行的光束，每路准平行的光束都照射到对应的反射镜上，反射镜改变光束的方向并压缩光束之间的距离，经反射和压缩的准平行光束通过一个由自聚焦透镜、限位环、光纤插针和套筒构成的自聚焦透镜一光纤组件聚焦耦合入单根光纤，并且该自聚焦透镜一光纤组件固定在模块外壳的管口上。该技术将分立的激光器的输出光耦合入一根单光纤，可对快轴和慢轴同时进行整形和准直，并可用一根芯径能够得到比较高的功率密度，缺点在于微透镜和微透镜列阵的加工难度大，同时耦合效率偏低，激光模块整体体积较大，不能满足显示技术对激光光源的要求。光纤列阵耦合方法是通过微光学系统将每个独立的半导体激光器或列阵中每个半导体激光器与相同数目的光纤列阵一一耦合，再在光纤束出射端进行集束，采用这种方法的耦合光纤系统相对简单，调整和维修方便，制造成本低；为了将LD产生的激光导入光纤，往往需要先将单个LD设置于封装模块内，以使其产生的光信号稳定可靠地耦合到光纤，再将多个封装好的LD模块以阵列方式排布在一个基板上，以达到统一供电并将直流偏置、调制信号等电信号引入LD的目的。封装模块之间针脚走线与光纤走线在一个平面内完成，彼此之间容易缠绕，影响安装、维修等操作，且由于走线的需要，封装模块排布在基板上时，模块之间必须错开排列，无法达到最大排布数量，激光模块整体体积较大。
技术实现思路
为解决现有技术存在的结构复杂，体积较大等问题，本专利技术提供一种结构简单、体积小的半导体激光器光纤耦合模块。一种半导体激光器光纤耦合模块，包括封装外壳和开设在封装外壳上的多个固定装置，在所述固定装置上固定有透镜一光纤组件；封装外壳内设有与透镜一光纤组件共轴的半导体激光器，用于固定半导体激光器的热沉，所述的热沉数量为一个或多个，每个热沉上固定有一个半导体激光器，半导体激光器发射的激光平行于半导体激光器与热沉的接触面，并射入透镜一光纤组件。在半导体激光器发射激光一端还设有快轴准直透镜。(快轴准直透镜为现有技术，图中未示)所述的半导体激光器为所有发光元的组合，实际应用中为单个半导体激光器芯片、半导体激光器bar条或多个半导体激光器芯片组成的半导体激光器列阵。所述的固定装置为固定管或安装孔。所述的固定管与透镜一光纤组件之间的固定方式为焊接或胶接或套接，所述的安装孔与透镜一光纤组件之间的固定方式为焊接或胶接。所述的固定装置为固定管或安装孔，固定装置与透镜一光纤组件之间的固定方式为焊接或胶接或套接。所述固定装置为多个固定管，固定管分别设置在封装外壳的同一侧面上或相对的两个面上。在热沉固定半导体激光器的一端或热沉与封装外壳之间还设有绝缘导热层，相应地，所述的半导体激光器之间的电路连接方式为串联或并联。其中半导体激光器的串联连接是通过下列结构实现的热沉固定半导体激光器一端设置绝缘导热层，热沉上还设有线路引出端，半导体激光器、线路引出端均设在绝缘导热层上，因而与热沉绝缘，半导体激光器与线路引出端连通，线路引出端与用于导通各个半导体激光器的连接构件连接。封装外壳底部还集成有用于散热的半导体致冷器(TEC)。TEC为现有技术(图中未示)。所述绝缘导热层可为金刚石、氮化铝、陶瓷或云母的其中之一。所述热沉与封装外壳的固定方式为焊接或螺接两种方式之一。所述透镜一光纤组件由透镜组件、透镜适配环、限位环、光纤、光纤插针和套筒构成O所述透镜组件为自聚焦透镜、圆柱形透镜、双曲面透镜、C透镜和组合透镜的其中之一。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点1、本专利技术将多个半导体激光器封装在一个封装外壳内，激光模块体积较小，结构简单， 调整和维修方便，结构稳定，便于批量化生产，可降低生产成本。2、调试机制简单，现有耦合装置多采用球透镜聚焦，外部机械调整进行耦合；新模块可根据需要采用自聚焦透镜、圆柱形透镜等聚焦，利用套筒的同心配合精度保证透镜组件与光纤的对准，结构简单，便于调试且可保证激光耦合的效率和稳定性，现有装置耦合效率一般在60— 70%，本专利技术可达到90%。3、相比原系统中多个LD封装模块散热需要将对应LD封装模块的多个TEC串联， 新模块采用一整块TEC为整个模块散热，在保证了散热效果的同时提高了模块的稳定性。附图说明图1是本专利技术所述半导体激光器光纤耦合模块实施例1的立体图； 图2是本专利技术所述半导体激光器光纤耦合模块实施例1的俯视图3是本专利技术所述半导体激光器光纤耦合模块实施例1设置有半导体激光器的热沉示意图4是本专利技术所述半导体激光器光纤耦合模块实施例1的透镜一光纤组件工作原理示意图5是本专利技术所述半导体激光器光纤耦合模块实施例2的俯视图；(未示出透镜一光纤组件)图6是本专利技术所述半导体激光器光纤耦合模块实施例2的透镜一光纤组件工作原理示意图7是本专利技术所述半导体激光器光纤耦合模块实施例3的俯视图； 图8是本专利技术所述半导体激光器光纤耦合模块实施例3的侧面剖视图； 图9是本专利技术所述半导体激光器光纤耦合模块实施例4的俯视图； 图10是本专利技术所述半导体激光器光纤耦合模块实施例5的俯视图。图中所示1-外壳、2-固定管、3-半导体激光器、4-热沉、5-连接构件、6_绝缘导热层、7-固定螺孔、8-线路引出端、9-自聚焦透镜、10-针脚、91-圆柱形微透镜、11-透镜适配环、12-限位环、13-套筒、14-光纤插针、15-插针尾、16-光纤、17-激光束、18-安装孔、 19-透镜一光纤组件、20—固定件。具体实施例方式下面依据附图和具体实施例详细地描述本专利技术的半导体激光器光纤耦合模块。实施例1如图1所示，一种半导体激光器光纤耦合模块，包括封装外壳1和平行开设在封装外壳 1上的四个固定管2，在固定管2内，套接有用于准直、耦合激光束的透镜一光纤组件19。所述封装外壳1内设有与透镜一光纤组件19共轴的四个半导体激光器3和用于固定并冷却所述四个半导体激光器的四个热沉4、导通各个半导体激光器的连接构件5，半导体激光器 3为单个的半导体激光器芯片。如图4所示，半导体激光器3发射的激光束17平行于半导体激光器3与热沉4的接触面，并射入透镜一光纤组件19。在半导体激光器3发射激光一端还设有快轴准直透镜。(图中未示)在封装外壳1上还设有用于连接外部导线的针脚10。如图2所示，一个热沉4上固定一个半导体激光器3，热沉4上还设有本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种半导体激光器光纤耦合模块，包括封装外壳（１）和开设在封装外壳上的多个固定装置，其特征在于：在所述固定装置上固定有透镜—光纤组件（１９）；封装外壳（１）内设有与透镜—光纤组件（１９）共轴的半导体激光器（３）、用于固定半导体激光器（３）的热沉（４），所述的热沉（４）数量为一个或多个，每个热沉（４）上固定有一个半导体激光器（３），半导体激光器（３）发射的激光平行于半导体激光器（３）与热沉（４）的接触面，并射入透镜—光纤组件（１９）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：房涛，
申请(专利权)人：北京中视中科光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：11