[发明专利]一种多单管半导体激光器准直合束结构

说明书

本发明涉及多单管半导体激光器的合束领域，尤其是一种利于散热和光束密排的多单管半导体激光器准直合束结构，其包括放置在平面底板上进行波长合束或偏振合束的多组准直合束单元。每组中的多个准直合束单元进行空间合束。每个准直合束单元包括斜面热沉、激光芯片组件(COS)、快轴准直透镜(FAC)、慢轴准直透镜(SAC)和45度反射镜。通过合理地设计斜面热沉、慢轴准直透镜(SAC)和45度反射镜的角度，可使准直合束单元输出光束的慢轴方向与平面底板的安装面平行，一组准直合束单元输出的光束相互平行且合束后光斑能在快轴方向实现无间距紧密排列。本发明结构不需要台阶，冷却均匀性和散热效率好，光束紧密排列，耦合效率高。

技术领域

本发明涉及多单管半导体激光器的合束领域，尤其是一种利于散热和光束密排的多单管半导体激光器准直合束结构。

背景技术

光纤输出高功率半导体激光器，作为光纤激光器泵浦源和作为工业加工的直接光源得到了越来越广泛的应用，需求功率不断提高。光纤输出高功率半导体激光器的准直耦合结构在提高输出功率方面主要解决两方面的问题，一是提高散热效率，降低激光芯片的温升，二是实现光束密排提高耦合效率，把更多单管半导体激光器的光高效率地耦合到指定的光纤中。在提高散热效率方面，无论采用何种散热方式，缩短发热源与散热面之间的距离都是至关重要的。所谓光束密排，是指在不挡光的情况下将相同数量的光束排列在一起的时候，光束最外侧点的外接圆最小，或者在相同直径的圆中放入最多的光束。如果把单管半导体激光器准直光束的光斑等效为一个矩形，在对多单管半导体激光器准直光束进行合束时，矩形长边之间紧贴并且短边对齐排列，称为正排列，如果矩形长边紧贴但短边没有对齐，称为斜排列，对于相同的准直光束，斜排列所形成的合束光斑外接圆将大于正排列所形成的合束光斑外接圆，因此光束只有正排列才能实现密排。

多单管半导体激光器准直合束结构都是由半导体激光器单芯片准直单元经空间合束、偏振合束或波长合束等方式构成，其中由一列单芯片准直单元进行空间合束组成准直合束阵列是最基本的结构，进一步提高功率可由这种准直合束阵列进行空间合束、偏振合束或波长合束来实现。由于准直合束阵列的空间合束、偏振合束和波长合束技术已经比较成熟，因此设计最优的准直合束阵列结构非常重要。准直合束阵列中的基本单元是单芯片准直单元，所以准直合束阵列的结构主要由单芯片准直单元的结构予以体现。单芯片准直单元主要由热沉、激光芯片组件(COS)、快轴准直透镜(FAC)、慢轴准直透镜(SAC)和45度反射镜等元件构成。