[发明专利]一种多单管大功率光纤耦合半导体激光器

说明书

技术领域

本发明涉及半导体激光器，特别是一种多单管大功率光纤耦合半导体激光器。

背景技术

半导体激光器作为新一代激光器，以其效率高、寿命长、体积小等优势在工业加工、军事、医疗、安防等领域得到广泛应用。伴随着光纤激光器的蓬勃发展以及对大功率光纤激光器泵浦源需求的不断提高，也推动了大功率、高光束质量的半导体激光器的飞速发展。目前市场上主要存在两种半导体激光器，即单管半导体激光器和多单管半导体激光器。大多数单管半导体激光器适用于小功率应用。而在大功率场合，常采用多单管半导体激光器，如图1所示为美国Nlight公司所采用的轴向阶梯结构，此结构包含台阶热沉10、半导体激光器12、快轴准直透镜13、慢轴准直透镜14以及锁定件11，每个激光器芯片包含一个快轴准直透镜和一个慢轴准直透镜，经过准直后的光束直接排列在一起形成方形光斑，最后由耦合透镜耦合到光纤中输出。该设计虽然结构相对简单，但是由于光路比较长，尺寸较大，其对装配的要求很高，调整将变得复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多单管大功率光纤耦合半导体激光器，通过2组结构基本对称的单管半导体激光器组和1组呈台阶状排列在一条直线上的反光镜将2组半导体激光器组发出的光束合束为近似为方形的高质量光束，并通过一个耦合透镜耦合到以一根光纤中输出。

根据本发明的一个方面，提供了一种多单管功率光纤耦合半导体激光器，包括壳体；两个面对面排列的单管半导体激光器组，用于产生两组N束平形光束；位于两个所述单管半导体激光器组中间的反光镜组，用于将两组N束平行光束合为近似方形的光斑；以及耦合透镜，用于将所述光斑耦合至光纤。

进一步地，每个所述单管半导体激光器组包括：

台阶热沉，所述台阶热沉为横向阶梯热沉；

N个单管激光器芯片，平行焊接在所述台阶热沉上；

N个快轴准直透镜，用于在快轴方向上对所述单管激光器在快轴方向进行准直；以及

N个慢轴准直透镜，用于在慢轴方向上对所述单管激光器在慢轴方向进行准直；

其中，N为大于1的整数。

优选地，所述两个单管半导体激光器组中的所述N个单管半导体激光器芯片、所述N个快轴准直透镜和所述N个慢轴准直透镜分别面对面交叉排列。

优选地，所述快轴准直透镜采用非球柱面透镜。

优选地，所述慢轴准直透镜为球面柱面透镜。

优选地，所述反光镜组包括2N个反光镜，相邻两个所述反光镜分别与所述两个单管半导体激光器组的所述单管激光器芯片，所述快轴准直透镜和所述慢轴准直透镜的中心在一条直线上。

优选地，每个反光镜与水平轴成45度角，相邻两个反光镜的夹角为90度，高度差与所述台阶热沉一致，2N个反光镜呈台阶状排列在一条直线上。

优选地，所述单管激光器芯片是宽发射面大功率半导体激光器，发光区宽度包括100um、150um或200um。

优选地，所述单管激光器芯片是宽发射面大功率半导体激光器，波长包括808nm、915nm、940nm、976nm、1064nm、1470nm或1550nm。

本发明所提供的多单管大功率光纤耦合半导体激光器，能够减小激光传输光程，且调节方便，有利于修正激光器芯片贴装和光束准直造成的偏差，得到更高功率、更好质量的光束。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1是背景技术中的美国Nlight公司的多单管光纤耦合半导体激光器的结构示意图；

其中，台阶热沉10、锁定件11、半导体激光器12、第二快轴准直透镜13、第二慢轴准直透镜14。

图2是依据本发明实施例的一种多单管大功率光纤耦合半导体激光器的结构示意图；

图3是图2所示的多单管大功率光纤耦合半导体激光器的俯视图；

图4是依据本发明实施例的一个单管半导体激光器组的结构示意图；

图5是依据本发明实施例的另一个单管半导体激光器组的结构示意图；

图6是依据本发明实施例的两个单管半导体激光器组形成的光斑；

图7是依据本发明实施例的反光镜组的结构示意图；以及

图8是图6所示的光斑经过反光镜组后合并形成的光斑。

其中，第一台阶热沉1、单管激光器芯片2、快轴准直透镜3、N个慢轴准直透镜4、反光镜5、耦合透镜6、光纤7、第二台阶热沉9。

具体实施方式