[實用新型]風速監測用的單模單頻高光功率半導體激光光源

有效

• 申請號: 201921733497.2
• 申請日: 2019-10-16
• 公開（公告）號: CN210430410U
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 劉強憲;胡文濤;龔殿軍;梁民
• 申請（專利權）人: 平湖波科激光有限公司
• 主分類號: H01S5/00
• 分類號: H01S5/00;H01S5/022;H01S5/024
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林松海

本實用新型公開了一種風速監測用的單模單頻高光功率半導體激光光源，采用蝶形封裝模式。激光芯片和熱敏電阻設置在散熱基板上，散熱基板設置在過渡熱沉上，過渡熱沉設置在TEC上，TEC設置在蝶形金屬管殼尾部；激光芯片是采用一種15xxnm MOPA結構的單模單頻半導體激光芯片，集成了DFB激光器和半導體放大器兩部分；非球面透鏡和柱面透鏡的組合結構對激光芯片發射的激光束進行準直；準直好的激光束通過分光片、光隔離器，最后經耦合透鏡耦合進保偏光纖內；分光片把準直后的激光束分出一束光強較弱激光，對準光探測器。本實用新型降低了成本，縮小了體積，結構緊湊，集成度高，適合大批量工業化生產。

技術領域

本實用新型涉及到風力發電和氣象風力監測的激光雷達領域，具體地說，是涉及到一種基于風速監測用的半導體激光器光源。

背景技術

風力發電機在運轉過程中，為了更好的利用風能和延長風機葉片的使用壽命，需要測量風機附近的風力大小和風向, 測量系統可以分為兩類：射頻雷達測量系統和激光雷達測量系統。由于技術方案實現相對簡單且成本低，激光雷達測量系統越來越多地被采用。這種測風激光雷達除了應用于風力發電機外，還可以用于氣象和航海的風力和風速測量。

在測風激光雷達中，需要單模單頻的光源。現有技術中，采用1064nm的光纖激光器作為光源，可以實現單模和單頻的激光輸出，但因光纖激光器的體積大，使得這種測風激光雷達的體積也相應的較大，典型尺寸為直徑80-100mm，高度100-150mm的圓柱體 。 傳統的15xxnm DFB（ Distributed Feedback，分布式反饋）單模單頻尾纖輸出半導體激光器，一般只能實現100mW左右的出纖光功率，但是體積仍然較大，成本較高。

實用新型內容

為了克服現有技術的不足，本實用新型的目的在于提供一種風速監測用的單模單頻高光功率半導體激光光源。本實用新型中采用的15xxnm MOPA（Master OscillatorPower-Amplifier主控振蕩器的功率放大器）結構的單模單頻尾纖輸出半導體激光器，可以實現尾纖500mW甚至700mW以上的光功率輸出。15xxnm指1500-1599 nm，其中的典型波長是1505nm、1532nm和1550nm。

一種風速監測用的單模單頻高光功率半導體激光光源，所述半導體激光光源采用蝶形封裝模式，其結構包括：蝶形金屬管殼、散熱基板、激光芯片、非球面透鏡、柱面透鏡、分光片、光隔離器、光探測器、耦合透鏡、保偏光纖、熱敏電阻、TEC、過渡熱沉；所述激光芯片和熱敏電阻設置在散熱基板上，所述散熱基板設置在過渡熱沉上，所述過渡熱沉設置在TEC上，所述TEC設置在蝶形金屬管殼尾部；所述的激光芯片是采用一種15xxnm MOPA結構的單模單頻半導體激光芯片，集成了DFB激光器和半導體放大器兩部分；非球面透鏡和柱面透鏡的組合結構對激光芯片發射的激光束進行準直；準直好的激光束通過分光片、光隔離器，最后經耦合透鏡耦合進保偏光纖內；分光片把準直后的激光束分出一束光強較弱激光，對準光探測器。

所述的分光片安置在光路的柱面透鏡和光隔離器之間。

所述的分光片安置在光路的非球面透鏡和柱面透鏡之間。

所述的保偏光纖為保偏單模光纖，光纖耦合端面為斜8°端面且鍍有增透膜。

所述的分光片45°角的傾斜方向與光纖耦合端面為斜8°角的傾斜方向保持一致。

所述的散熱基板采用氮化鋁材質。

本實用新型的有益效果是：

1. 本實用新型的半導體激光光源采用集成DFB激光器加半導體放大器的MOPA單芯片結構，比分離式MOPA結構的光纖激光器大大縮小了體積；

2. 成本優勢：窄線寬的MOPA結構光纖激光器的價格約在6萬人民幣左右，本實用新型的激光光源，價格可以做到2萬人民幣以下，大大降低了成本；