一種光纖耦合半導體激光器制造技術

本實用新型專利技術涉及激光技術領域，公開了一種光纖耦合半導體激光器，包括依光路設置的LD芯片陣列、耦合系統和光纖陣列，所述光纖陣列包括多根并排的耦合光纖，其輸入端與所述LD芯片陣列的各LD芯片發光面一一對應；所述耦合光纖包括橫截面為矩形或跑道形狀的帶狀纖芯和橫截面也為矩形或跑道形狀的帶狀包層，帶狀纖芯的橫截面窄方向傳播單橫模激光，寬方向傳播多橫模激光；各耦合光纖輸出端面根據需求排列。采用帶狀纖芯和帶狀包層的耦合光纖對半導體激光器一個方向為基橫模、另一方向為多橫模的激光進行耦合傳輸，既大大提高了激光的耦合效率，又能保持半導體激光快軸方向基橫模的傳輸特性，可大大提高激光輸出亮度。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
一種光纖耦合半導體激光器
本技術涉及激光
，尤其涉及一種光纖耦合半導體激光器。
技術介紹
目前高亮度半導體激光器激光功率，單芯片條可達30W，未來也許可達上百瓦，其發光區面積也達到I X 100 μ m至毫米量級。為了得到更高功率、高亮度半導體激光輸出，通常采用半導體激光bar條來提高輸出的激光功率和亮度。但是bar條結構芯片成直線排布方式，不能將能量集中在一起。為了得到更高亮度的激光輸出，通常是將bar條輸出的激光用光纖耦合后再將光纖重新排布，得到光強隨意分布的激光輸出，且使得裝配更為簡易。目前半導體激光器bar條結構的光纖耦合，因為空間原因，大多采用透鏡或透鏡組分別將bar條上每個發光芯片的光聚焦到一根光纖中，然后將光纖末端進行捆扎或按照某種方式進行排布來獲得高亮度、高功率激光輸出。但是激光bar條的LD芯片發光面一般為矩形，發出的激光一個方向為單橫模，另一個方向為多橫模，若用單模光纖耦合，其耦合效率極低，輸出光功率損耗嚴重。若用多模光纖耦合，雖然耦合效率有所提高，但是破壞了激光快軸方向基橫模的傳輸特性，影響了輸出激光的亮度。
技術實現思路
為解決上述問題，本技術提出一種光纖耦合半導體激光器，既大大提高了激光的耦合效率，又能保持半導體激光快軸方向基橫模的傳輸特性，可大大提高激光輸出亮度。為達到上述目的，本技術提供的技術方案為:一種光纖耦合半導體激光器，包括依光路設置的LD芯片陣列、耦合系統和光纖陣列，所述光纖陣列包括多根并排的耦合光纖，其輸入端與所述LD芯片陣列的各LD芯片發光面一一對應；所述耦合光纖包括橫截面為矩形或跑道形狀的帶狀纖芯和橫截面也為矩形或跑道形狀的帶狀包層，帶狀纖芯的橫截面窄方向傳播單橫模激光，寬方向傳播多橫模激光；所述各LD芯片發出的激光快軸方向為基橫模、慢軸方向為多橫模輸出，經耦合系統后，快軸方向的基橫模耦合到耦合光纖帶狀纖芯的窄方向上，慢軸方向的多橫模耦合到帶狀纖芯的寬方向上；各耦合光纖輸出端面根據需求排列。進一步的，所述耦合系統包括微柱面透鏡陣列和光纖透鏡陣列；所述光纖透鏡陣列周期與光纖陣列的耦合光纖周期一致，光纖透鏡陣列的各光纖透鏡設于各耦合光纖的輸入端面上；所述微柱面透鏡陣列的周期與LD芯片陣列的周期一致；微柱面透鏡陣列的各微柱面透鏡將各LD芯片發出激光的慢軸方向多橫模聚焦耦合到帶狀纖芯的寬方向上；各耦合光纖輸入端面上的光纖透鏡將LD芯片發出激光的快軸方向基橫模聚焦耦合到帶狀纖芯的窄方向上。進一步的，所述LD芯片陣列固定于一散熱基板上；所述光纖陣列的輸入端固定于一固定條上。進一步的，所述帶狀纖芯窄方向尺寸為1-10 μ m，寬方向尺寸與LD芯片發光面長度一致。本技術的有益效果為:通過采用帶狀纖芯和帶狀包層的耦合光纖對半導體激光器一個方向為基橫模、另一方向為多橫模的激光進行耦合傳輸，既大大提高了激光的耦合效率，又能保持半導體激光快軸方向基橫模的傳輸特性，可大大提高激光輸出亮度，且可根據需要獲得不同光斑形狀、不同光強分布的激光輸出。【附圖說明】圖1為本技術激光器實施例結構示意圖；圖2為本技術光纖陣列橫截面結構示意圖；圖3為本技術光纖陣列輸出端排列方式示意圖。附圖標示:10、LD芯片陣列；11、LD芯片；20、微柱面透鏡陣列；30、光纖陣列；31、耦合光纖；311、帶狀纖芯；312、帶狀包層；40、散熱基板；50、固定條。【具體實施方式】下面結合附圖和【具體實施方式】，對本技術做進一步說明。本技術通過采用帶狀纖芯和帶狀包層的耦合光纖對半導體激光器一個方向為基橫模、另一方向為多橫模的激光進行耦合傳輸，既大大提高了激光的耦合效率，又能保持半導體激光快軸方向基橫模的傳輸特性，可大大提高激光輸出亮度，且可根據需要獲得不同光斑形狀、不同光強分布的激光輸出。具體的，如圖1-3所示的實施例，該光纖耦合半導體激光器包括依光路設置的LD芯片陣列10、耦合系統和光纖陣列30。其中，光纖陣列30包括多根并排的耦合光纖31，其輸入端與LD芯片陣列10的各LD芯片11發光面 對應。如圖2和3所不,稱合光纖31包括橫截面為矩形或跑道形狀的帶狀纖芯311和橫截面也為矩形或跑道形狀的帶狀包層312，帶狀纖芯311的橫截面窄方向傳播單橫模激光，寬方向傳播多橫模激光。各LD芯片11發出的激光快軸方向為基橫模、慢軸方向為多橫模輸出，經耦合系統后，快軸方向的基橫模耦合到耦合光纖31帶狀纖芯311的窄方向上，慢軸方向的多橫模耦合到帶狀纖芯311的寬方向上；各1禹合光纖31輸出端面根據需求排列。該實施例中，如圖1所示，耦合系統包括微柱面透鏡陣列20和光纖透鏡陣列。其中，光纖透鏡陣列周期與光纖陣列30的耦合光纖31周期一致，光纖透鏡陣列的各光纖透鏡設于各耦合光纖31的輸入端面上；微柱面透鏡陣列20的周期與LD芯片陣列10的周期一致。微柱面透鏡陣列20的各微柱面透鏡將各LD芯片11發出激光的慢軸方向多橫模聚焦耦合到帶狀纖芯311的寬方向上；各耦合光纖31輸入端面上的光纖透鏡將LD芯片11發出激光的快軸方向基橫模聚焦耦合到帶狀纖芯311的窄方向上。耦合光纖31內的激光仍然以一個方向單橫模，另一個方向多橫模的方式傳輸，如此既能大大提高激光的耦合效率，又不破壞半導體激光快軸方向基橫模的傳輸特性。該實施例中，LD芯片陣列10固定在一散熱基板40上，各LD芯片11發光面分別對應微柱面透鏡陣列20的一個微柱面透鏡。光纖陣列30的耦合光纖31采用的是橫截面為跑道形狀的帶狀纖芯311和帶狀包層312，各耦合光纖31扁平地排列于一固定條50上，分別與LD芯片11 對應。帶狀纖芯311窄方向的尺寸在1-10 μ m之間,傳播單橫模激光，其寬方向尺寸與LD芯片發光面長度一致,傳播多橫模激光。LD芯片陣列10的各LD芯片11發射的激光，快軸方向的基橫模經微柱面透鏡陣列20后入射到光纖透鏡陣列上，由光纖透鏡聚焦耦合到帶狀纖芯311的窄方向上；激光慢軸方向的多橫模經微柱面透鏡陣列20聚焦耦合到帶狀纖芯312的寬方向上，各LD芯片11發射的激光在各耦合光纖31內繼續以一個方向單橫模、另一個方向多橫模的方式傳輸，保持了半導體激光快軸方向基橫模的傳輸特性。在光纖陣列30的輸出端，可以根據需要對各耦合光纖31進行重組，以獲得不同光斑形狀、不同光強分布的激光輸出。如圖3所不,可以將各f禹合光纖31疊加在一起,使得輸出光斑長寬比接近1，這樣便可大大提高了輸出激光的亮度。盡管結合優選實施方案具體展示和介紹了本技術，但所屬領域的技術人員應該明白，在不脫離所附權利要求書所限定的本技術的精神和范圍內，在形式上和細節上對本技術做出的各種變化，均為本技術的保護范圍。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種光纖耦合半導體激光器，包括依光路設置的LD芯片陣列、耦合系統和光纖陣列，所述光纖陣列包括多根并排的耦合光纖，其輸入端與所述LD芯片陣列的各LD芯片發光面一一對應；其特征在于：所述耦合光纖包括橫截面為矩形或跑道形狀的帶狀纖芯和橫截面也為矩形或跑道形狀的帶狀包層，帶狀纖芯的橫截面窄方向傳播單橫模激光，寬方向傳播多橫模激光；所述各LD芯片發出的激光快軸方向為基橫模、慢軸方向為多橫模輸出，經耦合系統后，快軸方向的基橫模耦合到耦合光纖帶狀纖芯的窄方向上，慢軸方向的多橫模耦合到帶狀纖芯的寬方向上；各耦合光纖輸出端面根據需求排列。

【技術特征摘要】
1.一種光纖耦合半導體激光器，包括依光路設置的LD芯片陣列、耦合系統和光纖陣列，所述光纖陣列包括多根并排的耦合光纖，其輸入端與所述LD芯片陣列的各LD芯片發光面一一對應；其特征在于:所述耦合光纖包括橫截面為矩形或跑道形狀的帶狀纖芯和橫截面也為矩形或跑道形狀的帶狀包層，帶狀纖芯的橫截面窄方向傳播單橫模激光，寬方向傳播多橫模激光；所述各LD芯片發出的激光快軸方向為基橫模、慢軸方向為多橫模輸出，經耦合系統后，快軸方向的基橫模耦合到耦合光纖帶狀纖芯的窄方向上，慢軸方向的多橫模耦合到帶狀纖芯的寬方向上；各耦合光纖輸出端面根據需求排列。2.如權利要求1所述光纖耦合半導體激光器，其特征在于:所述耦合系統包括微柱面透鏡陣列和光纖...

【專利技術屬性】
技術研發人員：吳礪，孫正國，賀坤，柏天國，
申請(專利權)人：福州高意通訊有限公司，
類型：新型
國別省市：福建;35