[实用新型]半导体激光器

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体激光器领域，尤其涉及一种自由空间输出的半导体激光器。

背景技术

近年来，随着光电子技术的发展，半导体激光器得到了越来越广泛的应用，其具有光电转换效率高、覆盖波长范围广、使用寿命长、能高速调制、体积小、重量轻、价格便宜等特点。但半导体激光器由于其发光机理，光束质量较差，其输出往往伴有较强的杂散光；两个方向的发光点不同，造成相散；横模特性也不尽理想。这些缺点严重限制了半导体激光器的应用，尤其是在细胞分析、病毒检测和半导体检测等领域。

为了解决半导体激光器光束质量不好的问题，人们开发了光纤耦合半导体激光器。将半导体激光器输出光束利用透镜耦合进光纤，从光纤端得到光束质量很好的输出。但随着半导体激光器输出功率的增加，光纤输出端的能量密度增加很多，很容易使光纤接头的端面被烧坏，导致输出功率降低，光束质量变差。同时，近年来，绿光和蓝光等短波长半导体激光器得到很大发展，光纤材料由于对短波长的吸收效率高，也容易使这类半光纤耦合导体激光器的光纤接头损坏。同时由于光纤耦合半导体激光器无法在输出端直接取光进行闭环功率控制，所以只能运行在电流模式，或者利用半导体激光器的内部光电二极管进行控制。但半导体激光器的内部光电二极管只能反映光源的功率变化而无法反映光纤输出端的功率变化，所以功率稳定性较差。

实用新型内容

鉴于上述现有技术存在的缺陷，本实用新型的目的是提出一种具有高光束质量、高稳定性和长寿命的自由空间输出的半导体激光器。

本实用新型的目的将通过以下技术方案得以实现：

一种半导体激光器，包括一底座，所述底座上设有主光源、温度控制系统、光学整形系统和功率控制系统；所述主光源为光纤耦合半导体激光器；所述温度控制系统包括半导体制冷器、温度传感器、温度控制电路和热沉散热系统，保持半导体激光器元件在设定的温度范围工作。所述光学整形系统为准直透镜，光纤耦合半导体激光器通过准直透镜，使光纤输出转换为自由空间输出，并得到设计的光束质量。所述功率控制系统包括分光镜、光电二极管和反馈控制系统，所述光纤耦合半导体激光器固定在所述半导体制冷器的冷面上，所述半导体制冷器的热面与所述底座连接；所述光纤耦合半导体激光器的光纤输出端装有端帽；所述端帽与所述准直透镜连接；所述准直透镜固定在一V型槽上，在所述准直透镜的输出光路上设有所述分光镜，在所述分光镜的分光光路上装光电二极管，所述光电二极管的光生电流作为控制信号，接入所述反馈控制系统。分光镜按固定比例从主光束中分光，通过取光系统将光束衰减到满足光电二极管的线性输入范围并输入到光电二极管中，光电二极管将光信号转换为电信号，该电信号作为控制信号控制驱动电路板的驱动电流，从而控制半导体激光器的输出功率稳定。

优选的，上述的半导体激光器，其中：所述端帽长度为0.5mm，所述端帽的接触面与光纤熔接，所述端帽的外包层与光纤相同，所述端帽的纤芯的直径为0.105mm。光在端帽传输过程中，其光束会发散，当到达端帽输出端时，在端面上光功率密度会被降低，从而保证光纤的输出端不被烧坏，延长激光器的使用寿命。

优选的，上述的半导体激光器，其中：所述光纤耦合半导体激光器包括半导体激光器元件，所述半导体激光器元件固定在一机械件中，并在所述机械件的后部装有耦合透镜，将半导体激光器元件输出的自由空间输出耦合进光纤。所述机械件具有一定的热容，并固定在半导体制冷器的冷面上。

优选的，上述的半导体激光器，其中：所述光纤耦合半导体激光器的输出端镀有防反射增透膜。防反射增透膜可以增加光纤到输出端的输出效率，减少反射，同时可使光纤纤芯输出端面到光纤接头的能量密度降低，从而保护光纤纤芯不被烧坏。

优选的，上述的半导体激光器，其中：所述光电二极管加装有衰减片，以保证光电二极管的光电响应在线性范围。

优选的，上述的半导体激光器，其中：所述光纤盘绕在所述底座上。

本实用新型的突出效果为：本实用新型提供了高光束质量、高稳定性、长寿命的自由空间输出半导体激光器，由温度控制系统、主光源、光学整形系统和功率控制系统组成，使主光源的半导体激光器元件在设定温度下输出激光，经过耦合形成光纤耦合半导体激光器，通过光学整形系统，将二极管激光器较差的光束整形成高质量的光束输出，利用分光镜生成采样信号，检测输出功率的变化，并与主驱动板的驱动电流构成闭环负反馈控制系统，使激光器输出功率达到高稳定性，在光纤输出端装有端帽，可以保护光纤头不被烧坏，延长了激光器的使用寿命。本实用新型同时具有体积小、重量轻和成本低的特点。