[发明专利]一种单管半导体激光光纤耦合系统

说明书

本发明公开一种单管半导体激光光纤耦合系统，包括：多个单管半导体激光器、耦合装置以及光纤；多个单管半导体激光器在单管半导体激光器的慢轴方向以第一预设间隔设置在至少两个圆弧上，以使单管半导体激光器发出的激光沿圆弧的半径射向圆心位置；其中，至少两个圆弧为同心圆弧；多个单管半导体激光器在快轴方向设置在至少两个阶梯上，且设置在同一个圆弧上的单管半导体激光器设置在同一个阶梯上，以使多个单管半导体激光器发出的激光会聚于圆心位置；耦合装置设置在圆心位置；光纤的光入射端设置在耦合装置输出的激光会聚的位置。本发明的系统解决现有技术中聚焦镜的通光口径没有充分利用、单管半导体的数量有限以及激光输出功率低的问题。

技术领域

本发明涉及光学领域，具体涉及一种单管半导体激光光纤耦合系统。

背景技术

单管半导体激光器作为半导体激光器的一种封装形式，相较于半导体激光Bar条，具有散热特性更优、寿命更长、发光条宽更窄等优势。由于单管半导体激光器将半导体激光器的每个发光单元独立封装，若想实现大功率的激光输出，必须采用多个模块进行合束。由于半导体激光器的光束质量差，且在快轴与慢轴方向上光束质量不匹配，那么，将半导体激光耦合聚焦入光纤，通过光纤柔性传输可以有效改善半导体激光光束质量。

目前单管半导体激光空间合束的模式为采用发光单元平行出射阶梯排布的空间合束模式或空间合束镜阶梯排布的空间合束模式。

目前单管半导体激光空间合束的模式使得聚焦镜的有效通光口径没有得到充分的利用，同时由于受限于光纤的接收角，密集排布的数量有限，无法实现更高功率的激光输出。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是目前单管半导体激光空间合束的模式使得聚焦镜的有效通光口径没有得到充分的利用，同时由于受限于光纤的接收角，密集排布的单管半导体激光器数量有限，无法实现更高功率的激光输出的问题。

为此目的，本发明提出一种单管半导体激光光纤耦合系统，包括：多个单管半导体激光器、耦合装置以及光纤；

所述多个单管半导体激光器在所述单管半导体激光器的慢轴方向以第一预设间隔设置在至少两个圆弧上，以使所述单管半导体激光器发出的激光沿圆弧的半径射向圆心位置；其中，所述至少两个圆弧为同心圆弧；

所述多个单管半导体激光器在所述单管半导体激光器的快轴方向设置在至少两个阶梯上，且设置在同一个圆弧上的单管半导体激光器设置在同一个阶梯上，以使所述多个单管半导体激光器发出的激光会聚于所述圆心位置；

所述耦合装置设置在所述圆心位置；

所述光纤的光入射端设置在所述耦合装置输出的激光会聚的位置。

可选的，所述系统还包括：热沉，该热沉至少包括两个阶梯，且每个阶梯由第一面和第二面构成，其中，每个阶梯的第一面为圆弧面，且每个阶梯的第一面为同心圆弧面；

相应地，所述多个单管半导体激光器在所述单管半导体激光器的慢轴方向以第一预设间隔设置在至少两个圆弧上，包括：

所述多个单管半导体激光器以第一预设间隔设置在所述热沉的至少两个阶梯的第一面上。

可选的，所述多个单管半导体激光器发出的激光方向分别设置快慢轴准直装置。

可选的，所述快慢轴准直装置设置在所述热沉的每个阶梯的第二面上且与所述单管半导体激光器发出的激光在同一直线上。

可选的，所述快慢轴准直装置为柱面镜，或入光面与出光面具有不同方向曲率的单透镜。

可选的，所述热沉中设置有有水冷结构或半导体致冷TEC结构。

可选的，所述耦合装置为单凸透镜或组合透镜；其中，组合透镜为平凹透镜与平凸透镜的组合透镜或凹透镜与凸透镜的组合透镜。