多个半导体激光器的立式光纤耦合模块制造技术

本实用新型专利技术提供一种多个半导体激光器的立式光纤耦合模块，包括封装外壳和开设在封装外壳顶部的多个固定装置，在所述的固定装置上设置有透镜—光纤组件，封装外壳内设有与透镜—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、用于固定热沉并电连接半导体激光器的基板，所述的透镜—光纤组件、半导体激光器的轴与基板所在平面垂直，所述的半导体激光器发射的激光垂直于基板向上入射到透镜—光纤组件。在半导体激光器发射激光一端还设有用于进行快轴准直的透镜。与现有技术相比，本实用新型专利技术具有体积小、结构简单，调整和维修方便，稳定性好的优点。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及半导体激光器的光纤耦合技术，尤其涉及一种多个半导体激光器的立式光纤耦合模块。
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 (LD)阵列作为光源。单个半导体激光器的输出光功率较低，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。为了将LD产生的激光导入光纤，需要先将单个LD封装到某种特定的封装模块内， 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。图9为一种常见的封装模块的列阵平面示意图，包括底板905与固定在其上的多个常见的蝶形封装模块，蝶形封装模块的外壳904两侧开设有固定槽903，外壳904上还设有光纤耦合组件906、接电针脚902，光纤406自光纤耦合部件906引出并集束于A点，电路走线901自接电针脚902引出。这种排布具有以下缺点1、电路走线901与光纤406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。2、从集束点A到各光纤耦合组件906所使用的光纤长度不一致，使得实际操作中需要准备不同长度的光纤，为光纤的准备带来不便。并且光纤可替换性不强。3、封装模块的排布密度小，由于走线的需要，封装模块排布在底板905上时，模块之间必须错开排列，无法达到最大排布数量。为解决上述LD封装模块存在的问题，本领域技术人员做出了一些改进，如专利申请号为200820080688.9的中国技术为一种半导体激光器封装模块及其列阵，该技术提供了一种半导体激光器封装模块，如图8所示，包括管壳803、锁紧槽801、 光纤耦合部件802、半导体激光器202和针脚103 ；管壳803的两侧设置有锁紧槽801，管壳 803上还固定有光纤耦合部件802和针脚103，半导体激光器202则安装在管壳内部，其中光纤耦合部件802和半导体激光器202同轴放置，且光纤耦合部件802的轴和锁紧槽801 所在的平面垂直。该技术的模块排列成列阵后，具有如下优点1、从光纤集束点到各光纤耦合部件的长度基本相同，便于光纤的替换维护。2、半导体激光器封装模块中的光纤耦合部件与针脚不在同一平面内，使得列阵中的电路走线和光纤走线在不同平面内完成，彼此之间不会缠绕，进而影响安装、维护。3、半导体激光封装模块在列阵中排布密度与传统技术相比较高，同等面积下可排布更多的封装模块，即列阵总功率较大。但该技术在一个封装模块内只放置一个半导体激光器，半导体激光器的排列密度仍有提高的空间。另外LD封装模块内需要单独设置TEC(半导体致冷器)，再将列阵中每个LD封装模块中的TEC串联，模块制造成本较高且整体稳定性不易控制。
技术实现思路
为解决现有技术存在的布线复杂，调试困难，制造成本较高的问题，本技术提供一种结构简单，调整和维修方便，排布密度大的半导体激光模块。多个半导体激光器的立式光纤耦合模块，包括封装外壳和开设在封装外壳顶部的多个固定装置，在所述的固定装置上设置有透镜一光纤组件，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、用于固定热沉并电连接半导体激光器的基板(基板与半导体激光器之间的电连接为现有技术，如通过导线与焊点的连接导通，图中未示)，所述的透镜一光纤组件、半导体激光器的轴与基板所在平面垂直，所述半导体激光器发射的激光垂直于基板向上入射到透镜一光纤组件。在半导体激光器发射激光一端还设有用于进行快轴准直的透镜(快轴准直透镜为现有技术，本技术中采用球面自聚焦透镜，体积较小，图中未示)。所述的半导体激光器为单个半导体激光器芯片或半导体激光器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。所述的基板与封装外壳之间还设有半导体致冷器。所述的半导体致冷器与基板、封装外壳之间的连接方式为焊接或螺接。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。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。本技术具有以下优点1、采用立式耦合排列结构，将多个半导体激光器封装在一个外壳内，半导体激光器之间排列更紧密，缩减了 LD之间的无用空间；且半导体激光器发射的激光束与基板所在平面垂直，透镜——光纤组件设置在封装外壳顶部，光纤与电路不相互干扰，简化了光纤集束结构，相比原同功率模块体积减小至三十分之一。2、本技术的电气连接采用电路板代替了电线连接，只需将LD 二极管的正负极连接至周边电路板的焊点即可，大大提高了模块的稳定性和维修、更换的易操作性。3、采用半导体致冷器(TEC)整体散热，相比原系统的LD独立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，降低了成本。4、相比原系统采用球透镜聚焦，外部机械调整耦合，新模块采用体积较小的球面自聚焦透镜，利用套筒的同心配合精度保证自聚焦透镜和光纤的对准；结构简单，调整方便，且能够保证激光耦合的效率和稳定性，并能实现光纤接头的插拔，提高了系统的易用性；适用于大规模的模块化生产。附图说明图1是本技术实施例1的立体图；图2是本技术实施例1的侧面剖视图；图3是本技术实施例1设置有半导体激光器的基板示意图；图4是本技术实施例1的透镜一光纤组件工作原理示意图；图5是本技术实施例2的侧面剖视图；图6是本技术实施例2的俯视图；图7是本技术实施例3设置有半导体激光器的基板示意图；图8是专利申请号为200820080688. 9的示意图；图9是常见的封装模块的列阵平面示意图。图中各部件序号如下101——封装外壳、102——透镜一光纤组件、103——针脚、104——固定管、 201——基板、202——半导体激光器、203——半导体致冷器、204——热沉、301——焊点、 302——针脚焊点、401——透镜适配环、402——限位环、403——套筒、404——光纤插针、405——插针尾、406——光纤、407——自聚焦透镜、408——激光束、501——安装孔、 502——固定件、801——锁紧槽、802——光纤耦合部件、803——管壳、901——电路走线、 902——接电针脚、903——固定槽、904——外壳、905——底板、906——光纤耦合组件。具体实施方式下面依据上述附图和具体实施例详细地描述本技术的半导体激光模块。实施例1 参见图1所示，多个半导体激光器的立式光纤耦合模块，包括封装外壳101和开设在封装外壳101顶部的九个固定管104。如图2、图3所示，在每个固定管104内设置有一个透镜一光纤组件102，封装外壳101内设有与透镜一光纤组件102共轴的九个半导体激光器202、用于固定半导体激光器202的热沉204、用于固定热沉204并电连接半导体激光器 202的基板201，半导体激光器202通过热沉204固定在基板201上。所述的透镜一光纤组件102、半导体激光器202的轴与本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．多个半导体激光器的立式光纤耦合模块，包括封装外壳（１０１）和开设在封装外壳（１０１）顶部的多个固定装置，其特征在于：在所述的固定装置上设置有透镜－光纤组件（１０２），封装外壳（１０１）内设有与透镜－光纤组件（１０２）共轴的半导体激光器（２０２）、用于固定半导体激光器（２０２）的热沉（２０４）、用于固定热沉（２０４）并电连接半导体激光器（２０２）的基板（２０１），所述的透镜－光纤组件（１０２）、半导体激光器（２０２）的轴与基板（２０１）所在平面垂直，所述的半导体激光器（２０２）发射的激光垂直于基板（２０１）向上入射到透镜－光纤组件（１０２）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：房涛，王戈，张瑛，亓岩，毕勇，闵海涛，
申请(专利权)人：北京中视中科光电技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]