[发明专利]一种光学结构及其应用

说明书

技术领域  本发明涉及激光和光学领域，尤其涉及一种光学结构及其应用。

专利背景  通常红光与蓝光合束时，需要用两个不同LD基座制作，所占空间大，不利于激光器小型化；另外对相同波长的光，为了增强光强，也需要用两个LD进行偏振合束，这样激光器体积就很大；专利号为US005909310A和US006310989B1的美国专利提出，在光纤通信领域中，对双光纤的发光点利用同一透镜准直后，再利用偏振合束棱镜将其准直成相互平行光束，但它只提出应用光纤通信领域。同时在申请号为200620070891.9的“一种宽温度范围的半导体泵浦激光器”专利申请中，双波长泵浦宽温结构激光器也存在同时泵浦不同光的问题。

发明内容  本发明目的是提供一种设有多个LD，但体积小的光学结构及其在激光器中的应用。

为实现以上目的，本发明光学结构由两片或两片以上相邻的多个固定LD芯片平行固定在同一热沉座上构成多芯片LD。

上述的多芯片LD由两片LD芯片平行固定在同一热沉座时，在其中一个LD芯片的光出射处安装1/2波片，其光轴方向与该LD芯片出射光的偏振光成45°角，这样射出的光和另一个芯片射出的光由准直透镜准直成两束交叉的偏振方向相互垂直的平行光，再由设置在两束光交叉处的双折射合束棱镜，将两束光合为一束光或方向相同或相近的两束平行光。

上述的两片LD芯片出射光的偏振方向相互垂直时，不采用1/2波片。

上述的多芯片LD合为一束光或方向相同或相近的两束平行光后，再由聚焦透镜将其聚焦在激光微片的同一点上，泵浦产生激光。

上述的双折射合束棱镜包括两块相同材料光轴方向不同双折射晶体棱镜或双折射晶体楔角与均匀光学介质楔角。

上述的多芯片LD包括两片或两片以上相邻的多个固定LD芯片时，由准直透镜准直为多束交叉的平行光，再由光学棱镜将多束光调整平行。

本发明采用上述结构，可用于不同波长的光束或相同波长的光束合束，也可用于多色光合束；多芯片LD可用于制作更大功率的红光LD、蓝光LD和红蓝光LD组件，用于制成大功率微片激光器或两个不同泵浦波长的微片激光器，还可用于制作大功率宽温半导体泵浦激光器。

附图说明  现结合附图对本发明做进一步阐述：

图1是本发明光学结构具体应用之一的结构示意图；

图2是本发明光学结构具体应用之二的结构示意图；

图3是本发明光学结构具体应用之三的结构示意图；

图4是本发明光学结构具体应用之四的结构示意图。

具体实施方式  请参阅图1-4所示，本发明由两片或两片以上相邻的多个LD芯片101、102、103……平行固定在同一热沉座11上构成多芯片LD1，多个LD芯片101、102、103……的波长可以相同，也可以不同。本光学结构的具体应用如下：

如图1所示，多芯片LD1由两个LD芯片101、102平行封装在同一热沉座11上构成时，在其中一个LD芯片102的光出射处安装1/2波片21，其光轴方向与LD芯片102出射光的偏振光成45°角，这样射出的光和另一个芯片101射出光的偏振方向相互垂直，两束光由准直透镜3准直后，形成两束交叉的偏振方向相互垂直的平行光，二者之间有一定夹角，其光斑很大面积重合，双折射合束棱镜4设置在两束光交叉处，将两束光合为一束光或方向相同或相近的两束平行光。双折射合束棱镜4由两块相同材料光轴方向不同双折射晶体棱镜或双折射晶体楔角与均匀光学介质楔角构成。当两个LD芯片101、102出射光的偏振方向相互垂直时，不需要采1/2波片。

例如，双芯片LD 1的两个芯片101、102波长的相同，可以制作比普通单芯片LD功率大一倍的红光LD和蓝光LD。双芯片101、102可以分别为红光LD芯片和蓝光LD芯片，制作小体积的红蓝光LD组件。另外，经过此光学结构准直合束后的光可以作为泵浦光，制作大功率微片激光器或两个不同泵浦波长的微片激光器。

如图2以上多芯片LD1合为一束光或方向相同或相近的多束平行光后，再由聚焦透镜5将其聚焦在激光微片7的同一点上，泵浦产生激光。如果激光中心波长有一定间隔Δλ，那么激光微片的吸收带宽为Δλ，激光中心波长随温度变化系数为Δλ₁nm/℃，则单个芯片可以工作温度范围为Δλ/Δλ₁，两个芯片分别工作可使整个激光器工作温度范围为2Δλ/Δλ₁，多个芯片分别工作可使整个激光器工作温度范围为nΔλ/Δλ₁，从而扩展工作温度范围，可以用于制作大功率宽温半导体泵浦激光器。