光纖耦合激光器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體激光泵浦模塊的耦合結構，應用在醫療、激光印刷、激光武器，高功率光纖激光器泵浦源等領域。
【背景技術】
[0002]隨著市場對光纖激光器的功率及效率的要求不斷提高，作為光纖激光器的核心光學元部件一高功率光纖耦合半導體激光器，市場對其輸出功率、效率、光束質量、壽命、成本等也有了更高的要求；目前市面上千瓦級別的連續高功率光纖激光器，普遍采用100W以上的半導體激光器作為泵浦源。
[0003]傳統的百瓦以上的光纖耦合半導體激光器，多采用基于多芯片BAR條的封裝結構，BAR條集成了多個芯片，存在驅動電流大、散熱差、壽命偏短、熱應力集中導致光斑變形等問題，而且由于BAR條發光面積大，從而光路設計上需要對光斑做旋轉、準直、擴束、合束、壓束等一系列復雜整形處理后，最后才能聚焦到光纖中。這樣使得半導體激光耦合結構光路復雜，結構亦復雜。
【發明內容】
[0004]本發明主要解決的技術問題是提供一種半導體激光耦合結構，具有結構緊湊、光路簡單的優點。
[0005]為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是:提供一種光纖耦合激光器，包括:
[0006]基板，所述基板包括第一安裝部、第二安裝部和收納部，所述第一安裝部和所述第二安裝部相對設置，所述收納部設置于所述第一安裝部和所述第二安裝部之間，所述第一安裝部包括多個呈階梯狀分布的第一熱沉，所述第二安裝部包括多個呈階梯狀分布的第二熱沉，所述第一熱沉和所述第二熱沉分別相對設置；
[0007]多個第一發光體，分別設于所述多個第一熱沉上；
[0008]多個第二發光體，分別設于所述多個第二熱沉上，且所述多個第一發光體和所述多個第二發光體呈兩排交叉梯度分布；
[0009]多個第一光耦合組件，設于所述收納部且分別與所述多個第一發光體相對設置，用于將所述多個第一發光體所發出的光線耦合成第一光束；
[0010]多個第二光耦合組件，設于所述收納部且分別與所述多個第二發光體相對設置，用于將所述多個第二發光體所發出的光線耦合成第二光束，相鄰的兩個所述第二光耦合組件之間均設有一個述第一光耦合組件；
[0011]偏振合束器，用于接收所述第一光束和所述第二光束，并將所述第一光束和所述第二光束合束，以形成第三光束；及
[0012]光纖，用于接收所述第三光束。
[0013]其中，所述光纖耦合激光器還包括位于所述光纖和所述偏振合束器之間的濾波片，所述濾波片用于對所述第三光束進行濾波，所述偏振合束器的兩個入射面的中心間距與所述第一光束和所述第二光束之間的距離相等，且所述偏振合束器兩個入射面的接收面積需分別大于所述第一光束的光斑面積和所述第二光束的光斑面積。
[0014]其中，所述濾波片為防1064nm激光穿透的濾波片，以避免用做泵浦時激發的1064nm激光沿原路返回損傷所述第一發光體或所述第二發光體。
[0015]其中，所述光纖耦合激光器還包括聚焦透鏡，設于所述光纖和所述濾波片之間。
[0016]其中，所述光纖耦合激光器還包括消雜散光環，所述消雜散光環靠近所述光纖設置，用于把高于0.2NA入射角的雜散光散射掉。
[0017]其中，所述消雜散光環的內孔徑為d，所述消雜散光環的厚度為W，所述消雜散光環與所述光纖端面之間的距離為L，所述內孔徑、所述厚度和所述距離之間的關系滿足:d/{2*(L+W)} = 0.2o
[0018]其中，每個所述第一光耦合組件均包括快軸準直透鏡、慢軸準直透鏡和反射片，所述第一發光體所發出的光線先經過所述快軸準直透鏡，再經過所述慢軸準直透鏡，然后通過所述反射片反射并形成所述第一光束。
[0019]其中，每個所述第二光耦合組件均包括快軸準直透鏡、慢軸準直透鏡和反射片，所述第二發光體所發出的光線先經過所述第二光耦合組件之所述快軸準直透鏡，再經過所述第二光耦合組件之所述慢軸準直透鏡，然后通過所述第二光耦合組件之所述反射片反射并形成所述第二光束。
[0020]其中，所述多個呈階梯狀分布的第一熱沉的階梯高度差大于所述第一發光體發出的光線經過所述第一光耦合組件之所述快軸準直透鏡后的光束的光斑最大尺寸。
[0021]其中，所述多個第一發光體相互分開，且分別焊接至所述第一熱沉上，所述多個第一發光體之間串聯；所述多個第二發光體相互分開，且分別焊接至所述第二熱沉上，所述多個第二發光體之間串聯。
[0022]本發明的有益效果是:區別于現有技術的情況，本發明通過在基板上設置多個呈階梯狀分布的第一熱沉和多個呈階梯狀分布的第二熱沉，并將多個第一發光體和所述多個第二發光體呈兩排交叉梯度分布在第一、第二熱沉上，這樣的第一發光體和第二發光體的分布方式，兩排交叉梯度分布能夠充分利用空間，使得本發明之光纖耦合激光器結構緊湊、光路也簡單。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發明實施方式的光纖耦合激光器的立體示意圖；
[0024]圖2是本發明實施方式的光纖耦合激光器的平面示意圖；
[0025]圖3是本發明實施方式的光纖耦合激光器的另一平面示意圖。
【具體實施方式】
[0026]參閱圖1、圖2和圖3，本發明涉及一種光纖耦合激光器，包括基板10、多個第一發光體20、多個第二發光體30、多個第一光耦合組件40、多個第二光耦合組件50、偏振合束器60及光纖70。光纖耦合激光器將多個第一發光體20發出的光線和多個第二發光體30發出的光線進行合束處理，并耦合至光纖70進行輸出。
[0027]基板10作為光纖耦合激光器的殼體，用于承載其它元件，本實施方式中，基板10為金屬板，金屬板有利于提供第一發光體20和第二發光體30的散熱。所述基板10包括第一安裝部12、第二安裝部14和收納部16，所述第一安裝部12和所述第二安裝部14相對設置，所述收納部16設置于所述第一安裝部12和所述第二安裝部14之間，所述第一安裝部12包括多個呈階梯狀分布的第一熱沉122，所述第二安裝部14包括多個呈階梯狀分布的第二熱沉142，所述第一熱沉122和所述第二熱沉142分別相對設置。第一安裝部12和第二安裝部14呈臺階狀，每個第一熱沉122作為第一安裝部12的其中一個臺階，多個第一熱沉122的形狀和尺寸均相等，第二熱沉142的結構和尺寸和第一熱沉122相同。第一熱沉122和第二熱沉142的材質為高導熱率的材料，例如無氧銅。
[0028]多個第一發光體20分別設于所述多個第一熱沉122上，本實施方式中，每個第一發光體20均包括單芯片和陶瓷基板，將單芯片通過共晶焊接到陶瓷基板上，再將陶瓷基板焊接到第一熱沉122上，多個單芯片通過焊線機串聯起來，使得每個第一發光體20單獨發光，多個單芯片分開焊接到呈階梯分布的第一熱沉122上，然后再串聯起來發光，可以很好地解決發熱集中的問題，也就是將熱分散開來，能夠提高單芯片壽命和光纖耦合激光器的穩定性，能降低驅動電流。而且單芯片相對BAR條光束具有結構簡單、光路簡潔、光束質量高、耦合效率好、發散光少的優點。本實施方式中，所述單芯片為半導體激光二極管。
[0029]多個第二發光體30分別設于所述多個第二熱沉142上，第二發光體30的結構與第一發光體20相同，不再詳述。所述多個第一發光體20和所述多個第二發光體30呈兩排交叉梯度分布，換言之，第二發光體30對應設置在兩個第一發光體20之間的位置，第一發光體20和第二發光體30不是正對的關系，第二發光體30的分布較第一發光體20錯開，以投影的角度來講，第二發光體30在第一安裝部12上的投影位于相鄰的兩個第一發光體20之間，排列在最后的一個第二發光體30位于最后一個第一發光體20的后面，每個第一發光體20的后面排布一個第二發光體30。
[0030]多個第一光耦合組件40設于所述收納部16且分別與所述多個第一發光體20相對設置，用于將所述多個第一發光體20所發出的光線耦合成第一光束。每個所述第一光耦合組件40均包括快軸準直透鏡42、慢軸準直透鏡44和反射片46，所述第一發光體20所發出的來先經過所述快軸準直透鏡42，再經過所述慢軸準直透鏡44，然后通過所述反射片46反射并形成所述第一光束。
[0031]多個第二光耦合組件50設于所述收納部16且分別與所述多個第二發光體30相對設置，用于將所述多個第二發光體30所發出的光線耦合成第二光束