[發明專利]一種多組對稱陣列的大功率光纖耦合半導體激光器封裝結構與方法

在審

• 申請號: 202010462594.3
• 申請日: 2020-05-27
• 公開（公告）號: CN112886390A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 王寶立;徐現剛;鄭兆河;開北超
• 申請（專利權）人: 山東華光光電子股份有限公司
• 主分類號: H01S5/40
• 分類號: H01S5/40;H01S5/0232;H01S5/0225;H01S5/024
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 趙龍群

1.一種多組對稱陣列的大功率光纖耦合半導體激光器封裝結構，其特征在于，包括殼體、R型單組激光器、L型單組激光器、偏振合束器和光纖耦合器，其中，

所述殼體為長方體，長方體一側設有凹槽，凹槽下表面一側設有臺階，臺階上表面兩端分別設有R型單組激光器和L型單組激光器，臺階前的凹槽下表面上設有偏振合束器，凹槽下表面另一側的殼體上設有光纖耦合器。

2.如權利要求1所述的多組對稱陣列的大功率光纖耦合半導體激光器封裝結構，其特征在于，所述R型單組激光器包括底板，底板上設有階梯熱沉，階梯熱沉上設有激光器芯片，激光器芯片出光一側設有快軸準直透鏡，底板上還設有慢軸準直透鏡和反射鏡，激光器芯片的光經過快軸準直透鏡、慢軸準直透鏡，經由反射鏡反射射出。

3.如權利要求2所述的多組對稱陣列的大功率光纖耦合半導體激光器封裝結構，其特征在于，所述L型單組激光器包括底板，底板上設有階梯熱沉，階梯熱沉上設有激光器芯片，激光器芯片出光一側設有快軸準直透鏡，底板上還設有慢軸準直透鏡和反射鏡，激光器芯片的光經過快軸準直透鏡、慢軸準直透鏡，經由反射鏡反射射出；同一個臺階上的R型單組激光器的反射鏡與L型單組激光器的反射鏡成鏡像對稱；R型單組激光器的反射鏡反射出的激光與L型單組激光器的反射鏡反射出的激光共同進入偏振合束器中；

優選的，所述凹槽形狀為長方體，凹槽下表面一側設有4組臺階。

4.如權利要求1所述的多組對稱陣列的大功率光纖耦合半導體激光器封裝結構，其特征在于，光纖耦合器包括耦合透鏡、固定座和光纖組件，耦合透鏡裝配在固定座一端，光纖組件裝配在固定座另一端，固定座裝配在殼體上，耦合透鏡在殼體內側，光纖組件在殼體外側。

5.如權利要求1所述的多組對稱陣列的大功率光纖耦合半導體激光器封裝結構，其特征在于，所述偏振合束器橫截面為直角梯形，偏振合束器上表面為S3面，偏振合束器內設有中空部分，中空部分靠近直角梯形斜邊所在側面，中空部分內與斜邊側面對應的側面為S4面，中空部分橫截面為平行四邊形，斜邊側面與S4面平行，中空部分下表面設有長方形開口，中空部分下表面S1面與偏振合束器下表面S2面大小相同，斜邊側面與S1面呈45°，與S3面呈135°。

6.如權利要求2所述的多組對稱陣列的大功率光纖耦合半導體激光器封裝結構，其特征在于，快軸準直透鏡為非球面柱狀透鏡，形狀為半圓柱體，S1面為曲面，S2面為平面，快軸準直透鏡通過S2面安裝于激光器芯片模塊，快軸準直剩余發散角≤5mrad，S1、S2兩面鍍AR膜，透射率≥99.5％@785-985nm，激光損傷閾值：≥15KW/cm2。

7.如權利要求2所述的多組對稱陣列的大功率光纖耦合半導體激光器封裝結構，其特征在于，慢軸準直透鏡為球面柱狀透鏡，形狀為長方體，S1一面設置為曲面，S1面對面的平面為S2面，慢軸準直剩余發散角≤15mrad，S1、S2兩面鍍AR膜，透射率≥99.5％@785-985nm，入射角AOI＝0-12.5Deg，激光損傷閾值≥10KW/cm2。

8.如權利要求2所述的多組對稱陣列的大功率光纖耦合半導體激光器封裝結構，其特征在于，反射鏡為45度高反射率鏡，反射率≥99％，S面為不透光平面，S面不透射，全反射，S面鍍膜，反射率AR≥99％@780-900nm，反射率BR≥99％@900-1000nm，入射角AOI＝45+/-5Deg，激光損傷閾值：≥10KW/cm2。

9.如權利要求2所述的多組對稱陣列的大功率光纖耦合半導體激光器封裝結構，其特征在于，階梯熱沉上設置有引流槽。

10.如權利要求3所述的多組對稱陣列的大功率光纖耦合半導體激光器封裝結構的封裝方法，其特征在于，步驟如下：

(1)階梯熱沉上安裝激光器芯片，激光器芯片出光一側安裝快軸準直透鏡，底板上安裝慢軸準直透鏡和反射鏡，分別組成R型單組激光器和L型單組激光器；

(2)R型單組激光器和L型單組激光器分別安裝于凹槽內的臺階上，同一個臺階上的R型單組激光器的反射鏡與L型單組激光器的反射鏡成鏡像對稱；

(3)凹槽內安裝偏振合束器和光纖耦合器，完成多組對稱陣列的大功率光纖耦合半導體激光器的封裝。