一種單管半導體激光光纖耦合系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及光學領域，具體涉及一種單管半導體激光光纖耦合系統。
【背景技術】
[0002]單管半導體激光器作為半導體激光器的一種封裝形式，相較于半導體激光Bar條，具有散熱特性更優、壽命更長、發光條寬更窄等優勢。由于單管半導體激光器將半導體激光器的每個發光單元獨立封裝，若想實現大功率的激光輸出，必須采用多個模塊進行合束。由于半導體激光器的光束質量差，且在快軸與慢軸方向上光束質量不匹配，那么，將半導體激光耦合聚焦入光纖，通過光纖柔性傳輸可以有效改善半導體激光光束質量。
[0003]目前單管半導體激光空間合束的模式為采用發光單元平行出射階梯排布的空間合束模式或空間合束鏡階梯排布的空間合束模式。
[0004]目前單管半導體激光空間合束的模式使得聚焦鏡的有效通光口徑沒有得到充分的利用，同時由于受限于光纖的接收角，密集排布的數量有限，無法實現更高功率的激光輸出。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題是目前單管半導體激光空間合束的模式使得聚焦鏡的有效通光口徑沒有得到充分的利用，同時由于受限于光纖的接收角，密集排布的單管半導體激光器數量有限，無法實現更高功率的激光輸出的問題。
[0006]為此目的，本發明提出一種單管半導體激光光纖耦合系統，包括:多個單管半導體激光器、耦合裝置以及光纖；
[0007]所述多個單管半導體激光器在所述單管半導體激光器的慢軸方向以第一預設間隔設置在至少兩個圓弧上，以使所述單管半導體激光器發出的激光沿圓弧的半徑射向圓心位置；其中，所述至少兩個圓弧為同心圓弧；
[0008]所述多個單管半導體激光器在所述單管半導體激光器的快軸方向設置在至少兩個階梯上，且設置在同一個圓弧上的單管半導體激光器設置在同一個階梯上，以使所述多個單管半導體激光器發出的激光會聚于所述圓心位置；
[0009]所述親合裝置設置在所述圓心位置；
[0010]所述光纖的光入射端設置在所述耦合裝置輸出的激光會聚的位置。
[0011]可選的，所述系統還包括:熱沉，該熱沉至少包括兩個階梯，且每個階梯由第一面和第二面構成，其中，每個階梯的第一面為圓弧面，且每個階梯的第一面為同心圓弧面；
[0012]相應地，所述多個單管半導體激光器在所述單管半導體激光器的慢軸方向以第一預設間隔設置在至少兩個圓弧上，包括:
[0013]所述多個單管半導體激光器以第一預設間隔設置在所述熱沉的至少兩個階梯的第一面上。
[0014]可選的，所述多個單管半導體激光器發出的激光方向分別設置快慢軸準直裝置。
[0015]可選的，所述快慢軸準直裝置設置在所述熱沉的每個階梯的第二面上且與所述單管半導體激光器發出的激光在同一直線上。
[0016]可選的，所述快慢軸準直裝置為柱面鏡，或入光面與出光面具有不同方向曲率的單透鏡。
[0017]可選的，所述熱沉中設置有有水冷結構或半導體致冷TEC結構。
[0018]可選的，所述耦合裝置為單凸透鏡或組合透鏡；其中，組合透鏡為平凹透鏡與平凸透鏡的組合透鏡或凹透鏡與凸透鏡的組合透鏡。
[0019]可選的，所述光纖的數值孔徑為0.15或0.22。
[0020]可選的，所述光纖的芯徑為105μπι或200 μπι或400 μπι或800 μπι。
[0021]可選的，所述光纖為圓纖芯光纖或方纖芯光纖。
[0022]相比于現有技術，本發明的單管半導體激光光纖耦合系統，將單管半導體激光器出射光束經過柱面鏡組的快、慢軸準直后，得到發散角較小的激光光束。多個發光單元在慢軸方向排布在同一半徑的圓周上，光束沿圓周半徑向圓心方向出射。在快軸方向上，發光單元呈階梯狀排布，且不同階梯的出射光會聚于上述的圓心位置。這些會聚于同一點的光束經過聚焦耦合系統后，會聚于傳輸光纖前端面，且光束會聚角滿足光纖接收角，因此光束可以在光纖中傳輸，從而實現大功率單管半導體密集排布的光纖耦合系統。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發明實施例公開的一種單管半導體激光光纖耦合系統結構圖；
[0024]圖2為本發明實施例公開的在一個圓弧上設置單管半導體激光器示意圖；
[0025]圖3為本發明另一實施例公開的一種單管半導體激光光纖耦合系統結構圖；
[0026]圖4為本發明另一實施例公開的一種熱沉結構圖；
[0027]圖5為本發明另一實施例公開的光路圖。
【具體實施方式】
[0028]為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0029]如圖1所示，本實施例公開本發明提出一種單管半導體激光光纖耦合系統，包括:多個單管半導體激光器、耦合裝置以及光纖；
[0030]所述多個單管半導體激光器在所述單管半導體激光器的慢軸方向以第一預設間隔設置在至少兩個圓弧上，以使所述單管半導體激光器發出的激光沿圓弧的半徑射向圓心位置；其中，所述至少兩個圓弧為同心圓弧；圖2示出了在一個圓弧上設置單管半導體激光器示意圖；
[0031]所述多個單管半導體激光器在所述單管半導體激光器的快軸方向設置在至少兩個階梯上，且設置在同一個圓弧上的單管半導體激光器設置在同一個階梯上，以使所述多個單管半導體激光器發出的激光會聚于所述圓心位置；
[0032]所述耦合裝置設置在所述圓心位置；
[0033]所述光纖的光入射端設置在所述耦合裝置輸出的激光會聚的位置。
[0034]在一個具體的例子中，如圖3所示，所述系統還包括:熱沉，該熱沉至少包括兩個階梯，且每個階梯由第一面和第二面構成，其中，每個階梯的第一面為圓弧面，且每個階梯的第一面為同心圓弧面；圖4不出了一種熱沉結構不意圖。
[0035]相應地，所述多個單管半導體激光器在所述單管半導體激光器的慢軸方向以第一預設間隔設置在至少兩個圓弧上，包括:
[0036]所述多個單管半導體激光器以第一預設間隔設置在所述熱沉的至少兩個階梯的第一面上。
[0037]在一個具體的例子中，所述多個單管半導體激光器發出的激光方向分別設置快慢軸準直裝置。
[0038]在一個具體的例子中，所述快慢軸準直裝置設置在所述熱沉的每個階梯的第二面上且與所述單管半導體激光器發出的激光在同一直線上。
[0039]在一個具體的例子中，所述快慢軸準直裝置為柱面鏡，或入光面與出光面具有不同方向曲率的單透鏡。
[0040]在一個具體的例子中，所述熱沉中設置有有水冷結構或半導體致冷TEC結構。
[0041]在一個具體的例子中，所述耦合裝置為單凸透鏡或組合透鏡；其中，組合透鏡為平凹透鏡與平凸透鏡的組合透鏡或凹透鏡與凸透鏡的組合透鏡。
[0042]在一個具體的例子中，所述光纖的數值孔徑為0.15或0.22。本實施例僅舉例說明，并不限定光纖的數值孔徑的大小。
[0043]在一個具體的例子中，所述光