[实用新型]一种斜面式多管半导体激光器耦合装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种散热效果好、制作简单、耦合效率高、光束质量好的斜面式大功率多管半导体激光器的耦合装置，属于半导体激光器技术领域。

背景技术

半导体激光器由于具有体积小、重量轻、效率高等众多优点，广泛应用于工业、军事、医疗、通讯等众多领域。由于自身量子阱波导结构的限制，半导体激光器的输出光束质量与CO₂激光器、固体YAG激光器等传统激光器相比较差，阻碍了其应用领域的拓展。近几年，随着半导体材料外延生长技术、半导体激光波导结构优化技术、腔面钝化技术、高稳定性封装技术、高效散热技术的发展，特别是直接半导体激光工业加工应用以及大功率光纤激光器泵浦源的需求推动了具有大功率，高光束质量的半导体激光器飞速发展。

在我国，使用单管半导体激光器件直接耦合进入光纤获得激光输出的技术趋于成熟，目前国内几家公司使用单管的光纤输出功率和国外水平基本相当。然而，随着半导体激光器应用范围的增加，单芯片的半导体激光器的功率远远不能满足功率和亮度的需求。由于半导体激光器输出光束的不对称性，快轴方向光束质量好，可以整形成宽度只有200μm-300μm的光斑，将多个芯片激光组装在不同的高度进行空间合束，然后耦合进一个光纤输出，不但可以使光纤的输出功率成倍的提升，同时也可以大大的提高光纤输出的亮度。

目前，大多数的多管半导体激光器合束所采用的都是台阶结构，将底板加工为依次上升的台阶，每个台阶上安装一个激光二极管芯片。这种方法有较高的耦合效率，且可靠性较好，但是，这种方法要在底板上加工高度差很小的高精度台阶（如图1所示），加工难度大且加工成本高，为了保证半导体激光器焊接到台阶后的散热效果，对每个台阶的平整度的要求极高，现有加工设备很难满足要求。

发明内容

本实用新型的目的为了克服上述现有技术存在的问题，而提供一种斜面式多管半导体激光器耦合装置，本实用新型的底板有一个经过研磨抛光达到高平整度的要求倾斜面，然后将多个激光二极管焊接安装固定在底板的倾斜面上，激光二极管发出的光通过光学元件整形后聚焦到一根光纤中，实现具有优异散热性能的高功率、高光束质量的半导体激光器。

本实用新型的目的是通过下述技术方案实现的。

一种斜面式多管半导体激光器耦合装置，包括底板、激光二极管、快轴准直镜FAC、慢轴准直镜SAC、反射镜、准直透镜、光纤；其特征在于：

所述的底板为沿着X轴有一个倾斜的表面，多个激光二极管沿着斜面倾斜方向的一条直线分别固定在底板的不同台阶面上；快轴准直镜FAC、慢轴准直镜SAC、反射镜分别固定在底板的不同台阶面上；

每个激光二极管都有相对应的一个快轴准直镜FAC、慢轴准直镜SAC和一个反射镜；每个激光二极管与相对应的快轴准直镜FAC、慢轴准直镜SAC和反射镜都固定在一条直线上且平行于Y轴；

每个快轴准直镜FAC的光轴对准相对应的激光二极管的发光面；

每个慢轴准直镜SAC的光轴对准相对应的激光二极管的发光面，并与快轴准直镜FAC的光轴重合；

每个反射镜与XY面垂直放置，且同相对应的快轴准直镜FAC、慢轴准直镜SAC的光轴夹角为45°；

准直透镜光轴平行于X轴放置，并将反射镜反射的光聚焦在光纤上。

本实用新型的底板利用斜面来制造激光二极管的高度差，斜面形式的底板易于加工，成本较低且能保证严格的平整度。

本实用新型还包括多个衬底，多个衬底分别固定在底板，每个激光二极管安装在一个衬底上。所述衬底是由导热效果好且绝缘效果好的材料制成。

所述的底板是由热导率高的材料制作而成，其他相应元件都在底板的倾斜的表面上，元件热扩散均衡。可以将底板固定在制冷装置上（水冷、气冷）。

所有的激光二极管、快轴准直镜FAC、慢轴准直镜SAC、反射镜都用焊料或胶固定在底板上。 

一种斜面式多管半导体激光器耦合方法，其特征在于：

1）每个激光二极管发出的光经过相对应快轴准直镜FAC的准直后，光在垂直于斜面方向汇聚为平行光；

2）经过快轴准直镜FAC准直后的光到达相对应慢轴准直镜SAC，经过慢轴准直镜SAC的整形后，光在斜面倾斜方向汇聚为平行光；

3）经过快轴准直镜FAC、慢轴准直镜SAC准直后的光经过相对应反射镜的反射后，光路偏转了90°；

4）经过偏转后的所有平行光到达准直透镜，光经过准直透镜后聚焦在光纤上。