一種高功率半導體光纖耦合激光器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種激光器，尤其涉及一種無需階梯熱沉而通過傾斜慢軸準直鏡 SAC使光束產生高度差的高功率半導體光纖耦合激光器。
【背景技術】
[0002] 多管芯耦合技術是半導體激光器技術的一個重要的組成部分，每個單管芯的激光 器經過耦合，合并成一束激光，其光束質量更好，效率更好，其耦合方法是決定大功率激光 器性能的一個重要環節。
[0003] 多管芯耦合技術一般包括快軸整形、慢軸整形、光束整形、聚焦和耦合等步驟。其 中光束整形是將經過快慢軸調整過的光斑，按照一定的規律調整整齊，其光斑面積越小，越 有利于光束耦合到光纖中。
[0004] 傳統的多管芯耦合技術，都是利用階梯狀熱沉平臺來實現光束整形中光束的高度 差的，這種工藝對階梯熱沉的機械加工精度要求很高，通常在l〇um左右，階梯越多，積累誤 差越大，導致多管芯耦合技術直接受階梯熱沉加工精度限制，且耦合管芯的數量受到局限， 不能隨意增加。
[0005] 如申請號為201310322502. 1 (申請日為2013年7月29日）的中國專利，公開了 "一種大功率半導體激光器耦合的光纖固定裝置"，其所有襯底、快軸準直鏡FAC、慢軸準直 鏡SAC、反射鏡分別固定在底座的不同臺階上"，其耦合效果直接受臺階加工精度的影響，且 采用大面積的臺階，其加工精度更難保證；申請號為201310322539. 4 (申請日為2013年7 月29日）的中國專利公開了"一種斜面式多管半導體激光器耦合裝置及方法"，其"多個激 光二極管固定在底板的高平整度的傾斜不同臺階面上"，以實現"易加工、精度高"的目的， 但是其結構笨重，體積大，重量和材料消耗也會大幅度增加。
【發明內容】
[0006] 本實用新型提供了一種高功率半導體光纖耦合激光器，采用整體傾斜的慢軸準直 鏡代替階梯熱沉實現光束調整后的高度差，加工精度容易保證，減少了封裝部件，降低了封 裝難度；所有元件在底板上水平設置，結構更加簡單輕巧，體積小、重量輕、消耗材料少，且 可以增加耦合的管芯數量，生產更大功率的激光器。
[0007] 為了達到上述目的，本實用新型采用以下技術方案實現：
[0008] -種高功率半導體光纖耦合激光器，包括集成在底板上的多個一一對應的激光二 極管、快軸準直鏡FAC、慢軸準直鏡SAC和反射鏡，還包括聚焦透鏡和光纖，所述激光二極管 在相同高度水平設置，其前端設快軸準直鏡FAC;慢軸準直鏡SAC直接設置在底板上，為整 體傾斜的平凸透鏡，且沿與聚焦透鏡距離由近及遠的方向每個慢軸準直鏡SAC的厚度依次 遞減。
[0009] 所述聚焦透鏡和慢軸準直鏡SAC相互垂直設置，反射鏡設置在聚焦透鏡和慢軸準 直鏡SAC光路相交處，且與光束反射方向呈45°角設置。
[0010] 所述反射鏡高度不一，且其高度從低到高與對應的慢軸準直鏡SAC從厚到薄一一 對應。
[0011] 與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：
[0012] 采用整體傾斜的慢軸準直鏡代替階梯熱沉實現光束調整后的高度差，加工精度容 易保證，減少了封裝部件，降低了封裝難度；所有元件在底板上水平設置，結構更加簡單輕 巧，體積小、重量輕、消耗材料少，且可以增加耦合的管芯數量，生產更大功率的激光器。
【附圖說明】
[0013] 圖1是本實用新型的結構示意圖。
[0014] 圖2a是常規慢軸準直鏡SAC的結構示意圖。
[0015] 圖2b是本實用新型所述慢軸準直鏡SAC的結構示意圖。
[0016] 圖3是光束經過本實用新型所述慢軸準直鏡SAC后的折射效果示意圖。
[0017] 圖中：1.底板2.基座3.熱沉平臺4.激光二極管5.快軸準直鏡FAC6.慢軸 準直鏡SAC7.反射鏡8.聚焦透鏡9.陶瓷片10.光纖
【具體實施方式】
[0018] 下面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作進一步說明：
[0019] 見圖1，是本實用新型的結構示意圖，本實用新型一種高功率半導體光纖耦合激光 器，包括集成在底板1上的多個一一對應的激光二極管4、快軸準直鏡FAC5、慢軸準直鏡 SAC6和反射鏡7,還包括聚焦透鏡8和光纖10,所述激光二極管4在相同高度水平設置， 其前端設快軸準直鏡FAC5 ;慢軸準直鏡SAC6直接設置在底板1上，為整體傾斜的平凸透 鏡，且沿與聚焦透鏡8距離由近及遠的方向每個慢軸準直鏡SAC6的厚度依次遞減；激光二 極管4產生多條相同高度的光束，經過各自的快軸準直鏡FAC5、慢軸準直鏡SAC6后產生 高低不同的平行光束，再經各自反射鏡7反射到聚焦透鏡8后聚焦到光纖10上。
[0020] 所述慢軸準直鏡SAC6傾斜角度為45~60°，上部朝向反射鏡7 -側傾斜。
[0021] 所述聚焦透鏡8和慢軸準直鏡SAC6相互垂直設置，反射鏡7設置在聚焦透鏡8 和慢軸準直鏡SAC6光路相交處，且與光束反射方向呈45°角設置。
[0022] 所述反射鏡7高度不一，且其高度從低到高與對應的慢軸準直鏡SAC6從厚到薄 --對應。
[0023] 本實用新型一種高功率半導體光纖耦合激光器的耦合方法如下：
[0024] 1)陣列芯片式C0S的各激光二極管4發出的光經過快軸準直鏡FAC5的準直后， 在垂直于芯片方向變為平行光束；
[0025] 2)平行光束到達慢軸準直鏡SAC6,由于各慢軸準直鏡SAC6的厚度不同，不僅會 對平行光束在慢軸方向的發散角進行約束，還會在垂直方向產生一個偏移量，使經過慢軸 準直鏡SAC6的光束形成高度不同的多束平行光束；
[0026] 3)多束平行光束經過各自對應且呈45°設置的反射鏡7反射，光束偏轉90°后到 達聚焦透鏡8,并且相互疊加形成一個近似長方形的光斑，最后聚焦在光纖10上完成耦合。
[0027] 本實用新型利用改變慢軸準直鏡SAC6的傾斜角度來改變光的傳播路徑，通過調 整慢軸準直鏡SAC6的厚度實現光束在垂直方向的位移改變，從而使得水平排列的激光二 極管4光束經過慢軸準直鏡SAC6后產生高度差，然后經過反射鏡7反射，在聚集透鏡8上 得到想要的光斑圖像。
[0028] 本實用新型避免了使用階梯狀熱沉臺帶來的加工成本高、加工精度要求嚴格，累 計誤差影響產品性能等缺點，并為更多管芯的激光二極管4光束整形提供了可靠保證，同 時也降低了更高功率半導體激光器的制造門檻。
[0029] 根據光的折射原理，一束光非垂直入射穿過一個兩側表面平行的介質時，光的傳 播路徑將發生平移，且光束平移的距離與入射角、介質的折射率和光在介質中傳播的距離 有關。根據光的這個特性，本實用新型將常規直立的慢軸準直鏡SAC6整體傾斜一定角度， 當激光二極管4發射的光非垂直入射慢軸準直鏡SAC6時，可以使光束沿垂直方向平移一 定的距離。同時由于每個慢軸準直鏡SAC6的厚度不同，使每個光束經過對應慢軸準直鏡 SAC6后的位移量不同，因此產生一定的高度差。
[0030] 如圖2a所示，常規慢軸準直鏡SAC的結構由兩部分組成，其中部分I是為了方