一種窄線寬合束模塊及具有該模塊的多波長拉曼激光器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及激光器領域，尤其涉及一種窄線寬合束模塊及具有該模塊的多波長拉曼激光器。
【背景技術】
[0002]在工業、醫學和科研領域中廣泛地使用多種波長的激光作為工作光源，這些光經常需要快速切換或者同時使用，而且對激光光源的光譜寬度有比較高的要求，但在實際使用當中很多情況下不允許更換激光器或者工作時間非常短暫，這就需要提供一個多波長窄線寬的半導體激光。
[0003]傳統的技術方案是在耦合光路中將多個激光器芯片發出的不同波長的光束各自在快軸方向和慢軸方向進行準直，然后經過合束鏡合束為共軸光束，再經過聚焦透鏡耦合進入一根光纖。在此方案中，由于激光器都是獨立的光路單元，所以每個激光光束的合成都需要獨立的合束鏡進行合束。由于每個激光器都是獨立的單元，所以整體激光器的光學器件數量較多，調節難度大，整體的穩定性比較低。除此之外，隨著激光器應用領域的深入，有時需要對激光光源的光譜寬度有較高的要求。對于上述的技術方案，多個光學器件單元互相之間光束的反射及干涉會影響光譜的寬度，器件的數量也大大增加了產品的成本，限制了激光器光譜的穩定性和工業化。
【發明內容】
[0004]針對上述技術問題，本發明提供了一種窄線寬合束模塊以及具有該模塊的多波長拉曼激光器。
[0005]所述窄線寬合束模塊，具有第一激光器、第一快軸準直透鏡、第一波長鎖定器件、第二激光器、第二快軸準直透鏡、第二波長鎖定器件和慢軸準直透鏡，所述第一激光器和第二激光器的波長不同，兩個激光器有PN結的一面互相正對且盡可能的接近，第一激光器發出的光被第一快軸準直透鏡進行快軸準直后經由第一波長鎖定器件進行波長鎖定形成第一快軸準直的窄線寬光束，第二激光器發出的光被第二快軸準直透鏡進行快軸準直后經由第二波長鎖定器件進行波長鎖定形成第二快軸準直的窄線寬光束，這兩束快軸準直的窄線寬光束再同時入射到同一個慢軸準直透鏡進行慢軸準直，最終形成兩束相互平行的窄線寬準直光束。
[0006]其中，所述的兩個激光器相對主光軸為軸對稱放置，兩個激光器發出的光的光軸和主光軸平行但不共軸，兩個激光器有PN結的一側正對著放置在主光軸的兩側，激光器的發光區垂直于主光軸且位于同一平面上。
[0007]其中，還具有分別具有三個臺階表面的第一輔助熱沉和第二輔助熱沉，所述第一激光器和第一波長鎖定器件分別被安裝于第一輔助熱沉的第二臺階表面和第三臺階表面上，所述第二激光器和第二波長鎖定器件分別被安裝于第二輔助熱沉的第二臺階表面和第三臺階表面上，兩個輔助熱沉的第一臺階表面相對緊貼設置。
[0008]其中，所述激光器通過錫焊或直接燒結安裝在輔助熱沉上。
[0009]其中，所述的波長鎖定器件可以是體布拉格光柵、閃耀光柵或平面光柵。
[0010]其中，所述模塊具有耦合部分，所述耦合部分具有聚焦透鏡和接收光纖，兩束相互平行的窄線寬準直光束通過聚焦透鏡聚焦后入射到接收光纖的入射端面。
[0011]其中，所述聚焦透鏡的光軸與主光軸共軸。
[0012]其中，所述聚焦透鏡是球面、非球面或自聚焦透鏡。
[0013]其中，所述光纖端面經過研磨和拋光，并鍍有增透膜。
[0014]本發明還提供了一種多波長拉曼激光器，具有多個上述窄線寬合束模塊以及多個合束鏡，所述多個窄線寬合束模塊出射的窄線寬準直光束通過合束鏡合束為相互平行的合束光，合束后的光束由上述耦合部分中的聚焦透鏡會聚成像到接收光纖的入射端面上完成規A
柄口 O
[0015]其中，所述合束鏡的數量小于等于所述窄線寬合束模塊的數量。
[0016]其中，所述合束鏡為二向色鏡、梯形棱鏡或X棱鏡。
[0017]其中，所述多個窄線寬合束模塊中的第二窄線寬合束模塊至第η窄線寬合束模塊的出射端均各設一合束鏡，其中η為窄線寬合束模塊的數量，第一窄線寬合束模塊的出射光直接入射至位于第二窄線寬合束模塊出射端的合束鏡，所述合束鏡均鍍有濾光膜，所述濾光膜能反射其相應的窄線寬合束模塊的波長并透射入射至合束鏡的波長。
[0018]其中，每個窄線寬合束模塊的出射端均設有合束鏡，所述合束鏡均鍍有濾光膜，所述濾光膜能反射其相應的窄線寬合束模塊的波長并透射入射至合束鏡的波長。
[0019]其中，所述多波長拉曼激光器還包括熱電制冷器、熱敏電阻、光電探測器中的一種或多種。
[0020]本發明中通過將兩支激光器芯片正對安裝的結構，解除了兩支激光器合束必須使用合束鏡或者反射鏡的限制，該模塊中激光器安裝的位置非常靠近，出射的準直光靠近主光軸且相互平行，不需要再通過合束鏡對光束進行合束，可以直接通過透鏡聚焦到光纖端面上進行輸出。從而降低了激光器裝調的難度，并且獲得了足夠的空間在耦合光路中插入一些額外的光學器件來實現激光器更多的應用功能，增強了激光器內部結構設計的靈活性，并且，由于兩支激光器發光區在同一平面，其光程是相同的，故還可以使用同一個慢軸準直透鏡進行準直，在達到同樣耦合效率和輸出光斑的情況下，節省了光學器件的使用數量，最大程度的降低了生產成本且提高了生產效率。
[0021]根據本發明的多波長拉曼激光器，使用了窄線寬合束模塊陣列而成的結構，解除了激光器需要和合束鏡一一對應的限制。該激光器兩個波長使用同一個合束鏡，減少了合束鏡的使用數量和鍍膜難度，有效的控制了使用器件的種類和數量，并且，由于模塊相對的獨立且結構緊湊，在裝調過程中可以保證較高的工藝性和重復性，保證產品的一致性和高效的生產效率。
【附圖說明】
[0022]關于本發明的優點與精神可以通過以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的了解。
[0023]圖1是根據本發明實施例的窄線寬合束模塊的光路示意圖。
[0024]圖2是根據本發明實施例的窄線寬合束模塊的結構示意圖。
[0025]圖3是根據本發明實施例的窄線寬模塊的耦合部分光路示意圖。
[0026]圖4是根據本發明實施例的窄線寬模塊的耦合部分的結構示意圖。
[0027]圖5是根據本發明實施例的多波長拉曼激光器的光路示意圖。
[0028]圖6是根據本發明實施例的多波長拉曼激光器的結構示意圖。
[0029]圖中:1-1、2_1為輔助熱沉，1-2為第一激光器芯片，2-2為第二激光器芯片，1-3、2-3為快軸準直透鏡，1-4、2-4為波長鎖定器件，1-5為慢軸準直透鏡，1-6為聚焦透鏡，1-7為光纖，1-8為合束鏡，1-9為底板熱沉。
【具體實施方式】
[0030]下面結合附圖詳細說明本發明的具體實施例。
[0031]圖1所示為根據本發明的窄線寬合束模塊的光路示意圖，圖2所示為該模塊的結構示意圖。該模塊具有第一輔助熱沉1-1、第二輔助熱沉2-1、第一激光器芯片1-2、第二激光器芯片2-2、第一快軸準直透鏡1-3、第二快軸準直透鏡2-3、第一波長鎖定器件1-4、第二波長鎖定器件2-4和慢軸準直透鏡1-5。第一輔助熱沉1-1具有三個臺階表面，第一激光器芯片1-2被安裝于第一輔助熱沉1-1的第二臺階表面上，第一快軸準直透鏡1-3被安裝在第一激光器芯片1-2的前端，第一波長鎖定器件1-4被安裝于第一輔助熱沉1-1的第三臺階表面上；第二激光器芯片2-2、第二波長鎖定器件2-4以同樣的方式被分別安裝于第二輔助熱沉2-1的第二臺階表面和第三臺階表面上，第二快軸準直透鏡2-3被安裝在第二激光器芯片2-2的前端。第一輔助熱沉1-1和第二輔助熱沉2-1可以以兩者的第一臺階表面相對緊貼的方式被安裝在一起，例如，第一輔助熱沉1-1和第二輔助熱沉2-1上可分別具有一臺階孔，分別安裝有激光器芯片的第一輔助熱沉1-1和第二輔助熱沉2-1通過臺階孔利用螺釘安裝在一起，兩者的第一臺階表面相對緊貼，慢軸準直透鏡1-5位于安裝好的第一輔助熱沉1-1和第二輔助熱沉2-1的末端。從第一激光器芯片1-2發出的第一光束經過第一快軸準直透鏡1-3完成快軸準直后入射到第一波長鎖定器件1-4上，從而形成第一快軸準直的窄線寬光束；從第二激光器芯片2-2發出的第二光束與第一光束相互平行，第二光束經過第二快軸準直透鏡2-3完成快軸準直后入射到第二波長鎖定器件2-4上，從而形成第二快軸準直的窄線寬光束；第一快軸準直的窄線寬光束和第二快軸準直的窄線寬光束相互平行，對稱的分布在主光軸的兩側，且同時入射到慢軸準直透鏡1-5中，最后出射兩束相互平行的窄線寬準直光束。第一激光器芯片1-2和第二激光器芯片2-2的出射波長可不相同，兩者的出射光的光軸和主光軸平行但不共軸，兩個激光器芯片具有PN結的一側正對著放置在主光軸的兩側，其發光區垂直于主光軸，且兩個激光器芯片相對于主光軸成軸對稱，兩者之間的間距盡可能的小。兩個激光器芯片可以被錫焊或直接燒結在輔助熱沉上。所述波長鎖定器件可以是體布拉格光柵、閃耀光柵或平面光柵等