[发明专利]一种基于半导体激光微型巴条的光纤耦合模块

说明书

技术领域

本发明属于激光器制造领域，涉及一种光纤耦合模块，尤其是一种用于半导体激光微型巴条的光纤耦合模块。

背景技术

半导体激光器及其光纤耦合系统在工业、医疗、军事等领域得到越来越广泛的应用。在众多应用中，体积小，重量轻，成本低的半导体激光器的耦合模块成为市场的关注重点和各国研究的焦点。

目前为了追求高功率和高亮度输出的半导体激光器耦合模块，通常是在半导体激光器(LD)前端加相应的光束整形系统，如对光束进行切割，旋转，重排等，将激光束压缩至需要的光斑输出(牛岗，樊仲维，王培峰等，“大功率半导体激光列阵单光纤耦合技术”，半导体学报，2007，28(10)：1607-1610)，这样使得耦合模块体积大，结构和工艺复杂，成本高。国内外相关产品很多，但多为两种芯片基础上开发出的产品，都存在一定的缺点：(1)单管(Single Emitter)产品，该产品只有一个发光点，可以做到808nm，50？？m，5W的激光输出，尽管光纤芯径很小，但由于功率的限制，亮度并不是很高。

(2)单Bar产品，该产品的发光点一股为19个或19个以上(如47个，62个)，针对这种Bar条，多使用切割、翻转、重排、聚焦的光束整形方式来实现光纤耦合输出，这类产品可以达到很高的功率，但由于采用了复杂的光学系统，成本很高，而且输出光纤芯径也不能做到很小，较难达到高亮度输出的目的。

(3)多单管产品，相对于传统的单管产品，该型产品在功率上有一定的增加，但与基于Bar条类的产品相比，其功率还是偏低。

(4)多Bar条产品，这类产品在功率方面具有绝对的优势，但很难使激光耦合进小芯径的光纤内，这就决定了该类产品的亮度不高。

综上所述，传统的半导体激光器光纤耦合方案中，激光芯片一股采用单管(SingleEmitter)或者单Bar，而光学整形系统(主要是Bar条类)则往往需要进行复杂的光学切割、旋转、重排。传统技术具有以下缺点：(1)基于Bar条的光纤耦合产品成本高，要求的驱动电流大。由于加入了复杂的光学系统，使得整个产品成本提高，降低了该类产品的市场竞争力，同时该类产品往往需要很高的驱动电流，这严重限制了产品的应用。

(2)功率和亮度偏低。对于单管光纤耦合产品，由于其功率的限制，很难做出大功率、高亮度的激光器产品。而对于Bar条光纤耦合产品，由于很难将光束耦合进小芯径的光纤中，所以亮度也不高。

(3)工艺复杂。常见的Bar条光纤耦合产品通常采用复杂的光学系统，以达到小芯径光纤耦合输出的目的，这种光学系统包含了复杂的光束整形透镜，在实际生产中，每增加一个透镜，工艺难度大大增加，同时也带来功率的损失。

(4)结构复杂。传统技术中，为了得到好的光束质量，无论是单管类还是Bar条类产品，均采用了复杂的光学整形系统，因此使得耦合模块的结构复杂，体积庞大。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术的缺点，提供一种基于半导体激光微型巴条的光纤耦合模块。该种光纤耦合模块针对微型巴条具有两个或两个以上发光点的特点，无需对慢轴光束进行准直，也无需经过复杂的切割、旋转、重排的光学系统，而是采用光纤阵列直接耦合入光纤内，具有制作工艺简单、体积小巧、成本低的优点。

本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：该种基于半导体激光微型巴条的光纤耦合模块，包括底座，所述底座上设有由发光芯片组、快轴准直镜和光纤阵列组成的发光模块，所述快轴准直镜和光纤阵列依次置于发光芯片组的激光发射方向上，且发光芯片组的发射激光射入快轴准直镜的入射侧，快轴准直镜出射侧射出的激光射入光纤阵列的入射侧，光纤阵列的出射侧还设置有光纤合束器；所述光纤阵列的出射激光射入光纤合束器的光输入端。

上述快轴准直镜为D型柱透镜或O型光纤透镜；所述发光芯片组由一个或多个发光芯片组成。

上述发光芯片为Mini Bar。

进一步，以上所述光纤阵列中光纤的数目大于或者等于Mini Bar的发光区数目。

以上组成发光芯片组的多个发光芯片并列排列或成阶梯状排列，且各发光芯片的激光发射方向一致。

上述快轴准直镜慢轴方向的长度小于10mm。

本发明具有以下有益效果：(1)结构简单，体积小：本发明只需对半导体激光器快轴光束进行准直，无需对慢轴光束进行准直，无需采用复杂的切割、旋转、重排的光学系统即可将光束耦合进光纤内，实现耦合模块的制作。整体模块的体积小巧，结构简单。