[发明专利]多单管半导体激光器光纤耦合封装器件

说明书

技术领域

本发明涉及半导体激光装置，更具体地说，涉及一种多单管半导体激光器光纤耦合封装器件。

背景技术

由于半导体激光器的结构特征和发光特性决定了其所发出的光在垂直有源层方向(通称快轴)具有较大发散角及较窄的发光区，在平行有源层方向(通称慢轴)具有较小发散角及较大的发光区。由于其光束空间发散的特性，如果需要将多个半导体激光器芯片封装到一个具有光纤输出的产品里，则需要先将半导体激光器芯片发出的光束进行快轴和慢轴光束准直，将光束整形为一个近似平行光的椭圆形光束，然后再对多个光束进行光学设计及布局，最终通过会聚透镜将多个光束耦合进入光纤中。由于当今工业领域对更高功率的半导体激光器光纤耦合输出产品的需求不断提高，如何能将数十个的单管半导体激光器封装到一个产品里成为了一个挑战。

现有国内外多单管半导体激光器光纤耦合输出产品多受产品光学设计和产品结构设计的局限且合格率低，很难将200瓦以上的产品进行量产，量产最大功率产品为美国的140瓦多单管半导体激光器光纤耦合封装器件(14个半导体激光器封装芯片)。图1是现有技术中的这种多单管半导体激光器光纤耦合封装器件100的示意图，其代表了当今主流的封装模式，这种多单管半导体激光器光纤耦合封装器件100的主要缺陷如下：

此器件100采用双排设计，先将多个半导体激光器芯片101焊接在双排具有台阶结构的金属载体102上，并分别通过快轴和慢轴准直透镜103、104将半导体激光器芯片101的光束进行空间整形为近似平行椭圆光束，每一路光束再通过对应的反射镜105将一排芯片的光束整理成整齐的一列平行光束，然后再将其中一列光束通过反射镜106进行90度反射再通过半波片107对光束进行90度的偏振转换，之后通过45度偏振反射镜108；另一列光束则直接入射到偏振反射镜108；采用偏振反射镜108将两列平行光束合并成为一列平行光束，最后通过会聚透镜109将全部光束耦合进光纤110中。

此种产品结构设计中采用了偏振反射镜108，其功能是与偏振反射镜108的偏振面的偏振态相同的光可完全透过，与偏振面的偏振态垂直的光可完全反射。但其功能也限制得使其只能对两束偏振态垂直的光进行合并，从而限制了此款产品在排数上增加。而每排芯片的数量也受到了会聚透镜109的光学参数及会聚特性等原因的限制不可能无限制增加，从而最终导致此种结构的产品很难突破200瓦(20个半导体激光器芯片封装)。

由于此种器件100以一个整体的金属壳体作为半导体激光器芯片101和透镜的载体，首先需要将多个半导体激光器芯片101一次性焊接到壳体内，然后再利用多种透镜对每个半导体激光器芯片的光路进行准直、反射、偏振转换、耦合进光纤，所以当一个光路失效(芯片失效或者因透镜导致芯片失效)，则整个器件都要报废，因为一次性焊接的芯片无法单独返工，从而导致最终成品率低，物料使用率低，而此种结构也会使得整个产品制造工艺复杂，制造工艺难度大，这是导致百瓦级以上多单管半导体激光器光纤耦合封装器件无法快速普及的重要原因。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中多单管半导体激光器光纤耦合封装器件难以实现百瓦级以上功率的缺陷，提供一种多单管半导体激光器光纤耦合封装器件，可实现较大的功率。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是，提供一种多单管半导体激光器光纤耦合封装器件，包括：

至少一个多台阶座体，所述多台阶座体包括高度依序升高的多个台阶面；

依次排列设置在所述多台阶座体上的多个单芯片独立光路模块，每个单芯片独立光路模块包括：载体；以及沿着第一方向依次固定在所述载体上的半导体激光器芯片、用于对所述半导体激光器芯片发出的光束进行准直的快轴准直透镜和慢轴准直透镜、以及用于反射被准直光束的反射镜；

用于在快轴方向上对所有所述单芯片独立光路模块出射的光束组进行会聚的快轴会聚透镜；

用于在慢轴方向上对所有所述单芯片独立光路模块出射的光束组进行会聚的慢轴会聚透镜；以及

供被会聚后的光束耦入的光纤输出端；

其中所述多个单芯片独立光路模块沿着第二方向排列设置在所述多台阶座体上。