[發明專利]基于陣列芯片式COS的尾纖輸出半導體激光器及耦合方法

在審

• 申請號: 201410537456.1
• 申請日: 2014-10-13
• 公開（公告）號: CN104300359A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 胡慧璇;盧昆忠
• 申請（專利權）人: 武漢銳科光纖激光器技術有限責任公司
• 主分類號: H01S5/06
• 分類號: H01S5/06
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 唐正玉

技術領域

本發明涉及一種基于陣列芯片式COS的尾纖輸出半導體激光器及耦合方法，屬于半導體激光器技術領域。

背景技術

半導體激光器由于具有體積小、重量輕、效率高等眾多優點，廣泛應用于工業、軍事、醫療、通訊等眾多領域。由于自身量子阱波導結構的限制，半導體激光器的輸出光束質量與CO2激光器、固體YAG激光器等傳統激光器相比較差，阻礙了其應用領域的拓展。近幾年，隨著半導體材料外延生長技術、半導體激光波導結構優化技術、腔面鈍化技術、高穩定性封裝技術、高效散熱技術的發展，特別是在直接半導體激光工業加工應用以及大功率光纖激光器泵浦源的需求推動了具有大功率，高光束質量的半導體激光器飛速發展。

由于單芯片的半導體激光器的功率遠遠不能滿足多樣化的需求，多個芯片激光的合束是必然的，這才能使半導體激光器的功率成倍的提升。

發明內容

本發明的目的為了克服上述現有技術存在的問題，而提供一種基于陣列芯片式COS的尾纖輸出半導體激光器及耦合方法，本發明將4個激光二極管制作在1個底座上，本發明的耦合方法就是用于完成這4個激光二極管的合束封裝，實現半導體激光器帶尾纖輸出。

本發明是通過下述技術方案實現的。

一種基于陣列芯片式COS的尾纖輸出半導體激光器，包括底板、陣列芯片式COS、快軸準直鏡FAC、慢軸準直鏡SAC陣列、慢軸準直鏡SAC、準直透鏡、光纖；其特征在于：

陣列芯片式COS與快軸準直鏡FAC、慢軸準直鏡SAC陣列、慢軸準直鏡SAC、準直透鏡都固定在底板上且分布成一條直線；

快軸準直鏡FAC的光軸對準陣列芯片式COS的每個激光二極管的發光面；

慢軸準直鏡SAC陣列的每個慢軸準直鏡的光軸一一對準陣列芯片式COS的激光二極管的發光面，并與快軸準直鏡FAC的光軸重合；

慢軸準直鏡SAC的光軸對準陣列芯片式COS的每個相對應的激光二極管的發光面，并與快軸準直鏡FAC的光軸重合；

陣列芯片式COS出光先統一通過快軸準直透鏡FAC進行快軸整形，通過慢軸準直透鏡SAC陣列，對陣列芯片式COS的各個芯片發出的光進行慢軸整形，經過慢軸準直透鏡SAC再做一次慢軸整形，最后陣列芯片式COS的各芯片并排的光束合束經過準直透鏡，將光聚焦進入光纖。

所述的陣列芯片式COS包括底座、4塊金屬散熱塊、4個激光二極管、若干金線；底座和4塊金屬散熱塊都帶有預成型焊料，每個激光二極管通過共晶焊沿著金屬散熱塊焊料前端平齊的方向焊接于一塊金屬散熱塊上，每個金屬散熱塊再通過共晶焊沿著底座焊料前端平齊的方向分別焊接于底座上；4塊金屬散熱塊通過若干金線與底座串聯連接，加電實現激光的輸出。

所述的金屬散熱塊是用熱導率高的材料制作而成。

所述的底座是由熱導率高的鍍金陶瓷材料制作而成。

一種基于陣列芯片式COS的尾纖輸出半導體激光器的耦合方法，其特征在于按以下步驟進行：

1)陣列芯片式COS的4個激光二極管發出的光經過快軸準直鏡FAC的準直后，光在垂直于芯片方向變為平行光；

2)陣列芯片式COS的4個激光二極管發出的光經過快軸準直鏡FAC準直后的光到達慢軸準直鏡SAC陣列，該陣列每一個SAC對應一個激光二極管，對其慢軸方向進行一次壓縮；

3)經過快軸準直鏡FAC、慢軸準直鏡SAC陣列后，四束光經過慢軸準直鏡SAC再次進行慢軸整形，得到4個激光二極管合束后的平行光；

4)合束后的平行光經過準直透鏡，最后聚焦在光纖上。

本發明對比已有技術具有以下創新點：

本發明中4個激光二極管發出的光，能夠以最簡潔的方式實現合束。因為光學元件中快軸準直鏡FAC成本最高、制作難度最大，本發明減少了快軸準直鏡FAC的使用量；同時，相比常規的利用臺階及反射鏡的空間合束技術，該技術省去了反射鏡的耦合工序，整體工藝難度及制作時間大大降低。并且大大節省封裝空間，形成緊湊的封裝。

附圖說明

圖1為本發明的陣列芯片式COS結構示意圖；

圖2為本發明示結構意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步說明。