多管芯耦合的半导体激光器制造技术

本发明专利技术公开了一种多管芯耦合的半导体激光器

【技术实现步骤摘要】
多管芯耦合的半导体激光器、耦合方法及泵浦源


[0001]本专利技术涉及一种多管芯耦合的泵浦源，同时也涉及包括该泵浦源的半导体激光器，还涉及利用该半导体激光器实现光束耦合的方法，属于激光

。

技术介绍

[0002]目前，工业上普遍使用的大功率半导体激光器光纤耦合，通常是由多个激光二极管（也称为管芯）集成得到的
。
为了将光束耦合到非常小的光纤口径（由于光纤弯曲半径的限制，一般光纤芯径不超过
1mm
，典型为
105um、200um、400um
等），一般需要对每个激光二极管采用光学整形
。
典型的光学整形是指每个激光二极管出射的光线，在光路上，依次经过单体快轴准直透镜（
FAC
）
、
慢轴准直透镜（
SAC
）
、45
度反射镜，再借助阶梯结构的基底的高度差，从
45
度反射镜射出到耦合透镜，最终通过耦合透镜会聚进入光纤
。
[0003]如图6所示，利用基底（阶梯板）的阶梯结构（未图示），使得激光二极管
LD1
的高度比激光二极管
LD9
的高度更高
。
并且，激光二极管
LD1
到偏振光合束器（
PBC
）的光程，是从激光二极管
LD1
的出光到单体快轴准直透镜，经慢轴准直透镜，再经反射镜进入偏振光合束器
。
激光二极管
LD1
到偏振光合束器的光程远于激光二极管
LD9
到偏振光合束器的光程
。
[0004]但是，这种传统的光纤耦合方式存在以下不足：1）如前述，各个激光二极管出射的光线均通过单独的单体快轴准直透镜和慢轴准直透镜进行准直，这会导致准直后的来自不同激光二极管的光线的慢轴宽度存在差异；2）由于每个激光二极管出射的光线到达偏振光合束器的光程不同，导致距离耦合透镜较近的激光二极管的慢轴光斑宽度最窄；而距离耦合透镜较远的激光二极管的慢轴光斑宽度最大
。
[0005]因此，现有技术中的半导体激光泵浦源最终会形成梯形光斑结构
。
这种梯形的入射光斑会导致耦合光斑的上下不对称，降低耦合效率，对功率密度分布造成不利影响
。
而且，阶梯结构基底的加工精度要求很高，导致成本居高不下
。
最后，由于激光二极管是高功率器件，阶梯结构会导致各个激光二极管的温度差别很大，从而缩短器件使用寿命
。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的首要技术问题在于提供一种多管芯耦合的泵浦源
。
[0007]本专利技术所要解决的又一技术问题在于提供一种包括该泵浦源的半导体激光器
。
[0008]本专利技术所要解决的另一技术问题在于提供一种利用该半导体激光器实现光束耦合的方法
。
[0009]为实现上述技术目的，本专利技术采用以下的技术方案：根据本专利技术实施例的第一方面，提供一种多管芯耦合的泵浦源，其中包括
N
个管芯，分别用于出射光束；单体快轴准直透镜阵列，包括
N
个快轴准直透镜，分别位于对应的所述管芯的出光侧以对所述光束进行快轴准直；
反射镜阵列，包括相互平行的
N
个反射镜，所述反射镜与所述快轴准直透镜一一对应，并且所述反射镜相对于所述快轴准直透镜倾斜
45
°
设置；慢轴准直透镜，其为具有轴向的柱面透镜，设置于所述反射镜阵列的出光侧，用于对各个所述光束分别进行慢轴准直；耦合镜，设置于所述慢轴准直透镜的出光侧，用于将所述光束耦合到光纤内；其中，从所述快轴准直透镜经过所述反射镜到所述慢轴准直透镜的光程相等，
N
为正整数
。
[0010]其中较优地，所述各个管芯的光轴位于水平面，所述慢轴准直透镜的轴向与所述水平面垂直
。
[0011]其中较优地，所述反射镜相对于水平面的仰角不同，以将从所述快轴准直透镜入射的各个光束的光路，从位于所述水平面内改变到位于垂直于所述水平面的方向，入射到慢轴准直透镜以进行慢轴准直
。
[0012]其中较优地，所述各个管芯的光轴位于水平面，所述慢轴准直透镜的轴向与所述水平面平行
。
[0013]其中较优地，
N
个所述反射镜在水平面上相互错开排列，以使各个所述反射镜的出光光束位于所述水平面内，并且各个所述光束平行入射到慢轴准直透镜以进行慢轴准直
。
[0014]其中较优地，
N
个所述管芯
、
所述单体快轴准直透镜阵列
、
所述反射镜阵列
、
所述慢轴准直透镜和所述耦合镜均设置于没有高度差的表面上
。
[0015]其中较优地，所述耦合镜为圆形透镜
。
[0016]其中较优地，所述泵浦源还包括：第一探测器，沿光路设置于所述慢轴准直透镜的前方，用于检测耦合前的光束的光强；第二探测器，沿光路设置于所述耦合镜的后方，用于检测耦合后的光束的光强
。
[0017]根据本专利技术实施例的第二方面，提供一种半导体激光器，其中包括上述泵浦源
。
[0018]根据本专利技术实施例的第三方面，提供一种利用该半导体激光器实现光束耦合的方法，用于将上述泵浦源的光束耦合到增益光纤
。
[0019]与现有技术相比较，本专利技术具有以下的技术效果：
1. 为光纤耦合提供上下
、
左右对称的矩形光斑，以改善耦合效率，优化了光纤出射光斑和功率密度分布；
2. 单体快轴准直透镜阵列和反射镜阵列排布在同一平面，降低器件高度，降低加工成本，还能避免温度差导致的器件性能下降，也可适应于不同场景下的光纤耦合；
3. 采用慢轴准直透镜，可以降低成本，减小器件体积
。
附图说明
[0020]图
1A
为本专利技术第一实施例提供的一种多管芯耦合的泵浦源中，沿慢轴准直透镜轴向的结构示意图；图
1B
为图
1A
中的一个光束的光程示意图；图
1C
为图
1A
中的另一个光束的光程示意图；图2为本专利技术第一实施例提供的一种多管芯耦合的泵浦源中，沿垂直于慢轴准直
透镜轴向的结构示意图；图3为本专利技术第二实施例提供的一种多管芯耦合的泵浦源的俯视结构示意图；图4为本专利技术第三实施例提供的一种多管芯耦合的泵浦源的俯视结构示意图；图5为本专利技术第四实施例提供的一种半导体激光器实现光束耦合的方法流程图；图6为现有技术的示意图
。
具体实施方式
[0021]下面结合附图和具体实施例对本专利技术的
技术实现思路
进行详细具体的说明
。
第一实施例
[0022]如图
1A...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种多管芯耦合的泵浦源，其特征在于包括：
N
个管芯，分别用于出射光束；单体快轴准直透镜阵列，包括
N
个快轴准直透镜，分别位于对应的所述管芯的出光侧以对所述光束进行快轴准直；反射镜阵列，包括相互平行的
N
个反射镜，所述反射镜与所述快轴准直透镜一一对应，并且所述反射镜相对于所述快轴准直透镜倾斜
45
°
设置；慢轴准直透镜，其为具有轴向的柱面透镜，设置于所述反射镜阵列的出光侧，用于对各个所述光束分别进行慢轴准直；耦合镜，设置于所述慢轴准直透镜的出光侧，用于将所述光束耦合到光纤内；其中，从所述快轴准直透镜经过所述反射镜到所述慢轴准直透镜的光程相等，
N
为正整数
。2.
如权利要求1所述的泵浦源，其特征在于：所述各个管芯的光轴位于水平面，所述慢轴准直透镜的轴向与所述水平面垂直
。3.
如权利要求2所述的泵浦源，其特征在于：所述反射镜相对于水平面的仰角不同，以将从所述快轴准直透镜入射的各个光束的光路，从位于所述水平面内改变到位于垂直于所述水平面的方向，入射到慢轴准直透镜以进行慢轴准直
。4.
如权利要求1所述的泵浦源，其特征在于：所述各个管芯的光轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝海华，李阳，
申请(专利权)人：北京镭科光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：