[实用新型]一种用可插拔光纤连接头输出的半导体激光耦合封装结构

说明书

技术领域

本实用新型属于半导体激光器应用领域，通过将半导体激光通过一个可插拔的连接头耦合入光纤，获得高功率密度的输出。此种器件适用于激光材料处理、激光打标、激光显示、激光医疗等领域。

背景技术

常规的通过光纤耦合输出的半导体激光器件，其输出光纤通过焊接或粘接与管壳固定，光纤不能够更换。因此在使用当中如需要用另外规格型号的光纤或光纤损坏，则需要将新光纤与原光纤对接，这种方式一般会导致功率损耗，同时对接时光纤对接处容易损坏。本实用新型结构的输出光纤是可以更换的，克服了上述个缺点，并且提供了一种用焊料直接将连接座固定在管壳上的结构，安装调节都很方便。

发明内容

本实用新型为了一种与可插拔光纤连接头相匹配的连接插座的耦合封装结构。

光纤连接头插座由套筒(1)和连接座(2)两部分构成，一体加工成形，内有圆通孔，见图1。连接头插座的形状、尺寸可以设计成与ST、FC或SMA905等常见的连接头相匹配，内孔直径与光纤连接头插针(4)密配合，光纤连接头插针(4)从插座的连接座(2)端插入插座时能与套筒(1)同轴，见图2和图3。

安装于光纤连接头插座的套筒(1)中的透镜(6)是圆形的球面、非球面透镜或自聚焦透镜。该透镜的直径与套筒(1)的内通孔相同，保证二者密配合并同轴，见图3；若透镜(6)的直径小于套筒(1)内通孔直径，可以将透镜(6)安装在一个透镜适配环(7)内，适配环(7)再安装在套筒(1)中，适配环(7)的内径与耦合透镜(6)密配合、外径与套筒(1)密配合，使耦合透镜(6)与套筒(1)同轴，见图2。

透镜(6)或适配环(7)固定在套筒(1)前端。限位环(8)为一个圆环，安装于光纤连接头插座的套筒(1)内，位于耦合透镜(6)和插入的光纤连接头插针(4)之间并与二者接触，将两者距离固定，同时也将光纤连接头插针(4)的插入位置固定。限位环(8)长度为激光光束的像距，可以根据激光器管芯的尺寸、激光束发散角、光纤芯径、数值孔径及透镜的参数计算确定。

半导体激光器(12)安装在封装外壳(9)内，与外壳侧壁上的输出管(10)共轴并有一定距离的位置。输出管(10)位于封装外壳(9)内部，管上方开口(11)，管的直径大于光纤连接头插座的套筒(1)外径。

安装了耦合透镜(6)、限位环(8)并插入了光纤连接头(4)的光纤连接头插座作为一个整体，其套筒(1)部分从封装外壳侧壁上的输出管(10)外部插入输出管内。将其调整为与经压缩了快轴方向光束的半导体激光束(13)共轴，并将激光束(13)经耦合透镜会聚到光纤连接头插针(4)的光纤端面上耦合进入光纤(3)。光斑小于光纤芯径、光束入射角度小于光纤数值孔径角，即可获得良好的耦合效果。调整好的光纤连接头插座通过从开口(11)注入焊料与输出管(10)焊为一体，这种固定方式不需要其他辅助固定措施，结构简单、调节方便。整体结构见图4。

附图说明

图1是光纤连接头插座的外观侧视图。

图2是安装了会聚透镜、透镜适配环、限位环，并插入了光纤连接头插针的光纤连接头插座的剖视图。

图3是安装了会聚透镜、限位环，并插入了光纤连接头插针的光纤连接头插座的剖视图，会聚透镜不需要透镜适配环，直接安装到连接头插座的套筒中。

图4为光纤连接头插座安装在封装外壳的输出管内的整个封装结构的侧视图。

图中：1.套筒，2.连接座，3.光纤，4.连接头插针，5.连接头插针尾，6.耦合透镜，7.透镜适配环，8.限位环，9.封装外壳，10.输出管，11.输出管开口，12.半导体激光器，13.经快轴方向整形的激光束。

具体实施方式

对单个半导体激光器，如果其发射光束在快轴方向已经柱透镜整形，用图1所示的连接座组件进行光束的会聚和光纤耦合。具体步骤为：

1.将已安装整形柱透镜的半导体激光器(12)安装在管壳内适当位置，并且使经快轴整形的光束相对输出管口中心线对称分布。

2.按图2所示结构，将透镜(6)共轴安装在透镜适配环(7)内，或者按图3所示结构安装无适配环的透镜，将其与限位环(8)靠紧并用胶固定在套筒(1)内的一端。将连接头插针(4)从连接座一端插入套筒(1)中，顶紧限位环(8)。其中连接头插针中预先插入光纤(3)并研磨抛光其端面。

3.如图4所示，将套筒从输出管(10)的外管口插入管壳内，连接头插针尾(5)与三维平动微调台固定，其另一端光纤接光功率计监测输出光功率。给激光器加电流出光，调整三维平动微调台，当光功率计读数最大时，将融化的焊料通过开口(11)注入输出管(10)即可将插座通过套筒部分焊牢。拔掉连接头插针(4)，给连接头座加保护盖以免灰尘污染。完成安装。