[發明專利]一種小型化激光器模組

在審

• 申請號: 202110176770.1
• 申請日: 2021-02-09
• 公開（公告）號: CN113013722A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 劉占超;田昊;劉剛;賈雨棽;柴真;邵亦博
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H01S5/02315
• 分類號: H01S5/02315;H01S5/0239;H01S5/0225;H01S5/183
• 代理公司: 北京挺立專利事務所(普通合伙) 11265
• 代理人: 高福勇

本發明公開了一種小型化激光器模組，該激光器模組實現了光與結構的配合以及穩頻穩功率功能。該激光器模組由VCSEL激光器、PBS偏振分光棱鏡、PD光電探測器、PCB基板和封裝結構組成。VCSEL激光器使用成品激光器；PBS偏振分光棱鏡將VCSEL激光器發射的光分為透射70％和反射30％兩部分，形成分光光路；PD光電探測器用來探測PBS偏振分光棱鏡反射的VCSEL激光器發射的光，將光信號轉化為電信號，通過對電信號的處理實現VCSEL激光器自身穩頻穩功率的功能；PCB基板將VCSEL激光器和PD光電探測器組合在一起，實現光源與探測器一體化；封裝結構含基準面，VCSEL激光器出光方向垂直于基準面。本發明內部組件布局合理，光路簡單，安裝便捷，可以應用于多數光學實驗平臺和傳感器。

技術領域

本發明涉及光源技術領域，尤其涉及一種小型化激光器模組。

背景技術

隨著現代化光通信時代的到來，世界各國開始研究激光器制造并利用其產生的光進行通信，與普通光不同，激光產生是由物質本質，即原子結構來決定的。

垂直腔面發射激光器(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，VCSEL)激光器是一種光從垂直于半導體襯底表面方向出射的半導體激光器，具有模式好、低閾值電流、壽命長、發散角小、價格便宜等優點。隨著現代科技的發展，VCSEL激光器逐漸應用于不同領域，比如3C產品、自動化感應、安全保護、光學觸控面板等。而在量子操控領域，VCSEL激光器也開始被廣泛使用。例如用特定頻率的激光去激勵原子，原子吸收激光能量，從基態躍遷到激發態；利用一定頻率的激光去采集原子信息，激光受原子物理狀態影響后可以攜帶原子磁場、角速度等物理信息。由于其模式好、體積小、壽命長、價格低等優勢，VCSEL激光器逐漸在更先進的量子領域大展身手。

但由于VCSEL激光器存在長期性頻率漂移問題，在量子操控方面無法達到我們需要的穩定性，本發明設計一款新的小型化激光器模組，內部包含PD光電探測器，通過光與結構配合，可以實現VCSEL激光器自身的穩頻穩功率功能，為實驗提供一束穩定且垂直的光束，并且內部結構簡單，裝配方便、穩定性高。

發明內容

本發明針對上述技術問題，提供一種新型小型化激光器模組，能夠實現自身的穩頻穩功率功能，提高激光器在使用過程中的穩定性。同時體積小，能夠應用于多數光學實驗場景中，并且能夠應用于量子操控領域。該小型化激光器模組組件布局合理，光路簡單，安裝便捷。

為了實現上述目的，本發明提供的技術方案如下：

一種新型小型化激光器模組，包括VCSEL激光器、PBS偏振分光棱鏡、PD光電探測器、PCB基板和封裝結構，其中封裝結構包括外殼結構和底座結構，底座結構具有水平方向上的基準面，VCSEL激光器和PD光電探測器焊接在同一塊PCB基板上，實現光源和探測器一體化，所述PCB基板安裝于底座結構的基準面上，所述外殼結構罩于VCSEL激光器和PD光電探測器上且與底座結構固定連接，所述VCSEL激光器發射出一束垂直于基準面的光，通過外殼結構內部的第一通光孔照射到PBS偏振分光棱鏡底部，光在PBS偏振分光棱鏡中經過偏振分光介質膜，透射70％的光，反射30％的光到PBS反射鏡上進行二次反射，二次反射后的光束通過外殼結構內部的第二通光孔到達PD光電探測器，VCSEL激光器發射的初始光束與經過二次反射后到達PD光電探測器的光束呈180°角。

進一步地，所述外殼結構頂面設有第三凹槽，用于放置PBS偏振分光棱鏡。

進一步地，所述外殼結構底面設有定位槽，所述底座結構頂面設有與定位槽匹配的定位臺。

進一步地，所述外殼結構和底座結構的接觸面涂抹結構膠，將外殼結構和底座結構固定在一起。

進一步地，所述PBS偏振分光棱鏡與外殼結構兩者接觸面涂抹結構膠，將PBS偏振分光棱鏡和外殼結構固定在一起。

進一步地，所述底座結構頂面設有凹槽，用于放置PCB基板。