CN104767118A - 一种光纤耦合半导体激光器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种光纤耦合半导体激光器。一种光纤耦合半导体激光器，包括：耦合镜以及能够输出多束P光和至少一束S光的半导体激光器模块；耦合镜，用于将多束P光和至少一束S光耦合成一束，形成汇聚光；P光的光束数量大于S光的光束数量；在耦合镜前，每束P光对应一个P光光斑，每束S光对应一个S光光斑；多个P光光斑和至少一个S光光斑的空间排列方式为：每个P光光斑依次并排排列，每个S光光斑依次并排排列；每个S光光斑对应于一个P光光斑且与之重合，每个与S光光斑对应的P光光斑之间相邻。本发明既拥有空间光合束形式的高透过率和高耦合效率，又拥有偏振复用的形式较高的光束质量。

Description

一种光纤耦合半导体激光器

技术领域

本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种光纤耦合半导体激光器。

背景技术

目前，主要有两种方法来通过采用偏振复用的形式提高光纤耦合半导体激光器的耦合效率：一、提高半导体激光芯片(CoS)输出光束的偏振度(线偏光)；二、提高整个光学系统对线偏光的透过率。通过以上两种途径提高光纤耦合半导体激光器的耦合效率，都有一定的局限性。首先半导体激光芯片输出光束的偏振度并不能提高到100％。并且，每提高一个百分点都会付出很大的努力和成本，同时封装后的废热会引起偏振度退化；另一方面偏振器件对偏振光的透过率也不可能达到100％。两部分损失比于采用空间光合束形式要大的多，降低了光纤耦合半导体激光器的耦合效率。

而对于通过采用空间光合束形式提高光纤耦合半导体激光器的耦合效率，普遍需要满足下列公式：

$\frac{R_s}{2\sqrt{2}}\&times;\frac{{\mathrm{NA}}_s}{\sqrt{2}}<R_{\mathrm{fiber}}\&times;{\mathrm{NA}}_{\mathrm{fiber}}---\left(1\right)$

$N\&times;\frac{R_f}{2\sqrt{2}}\&times;\frac{{\mathrm{NA}}_f}{\sqrt{2}}<R_{\mathrm{fiber}}\&times;{\mathrm{NA}}_{\mathrm{fiber}}---\left(2\right)$

其中：R_s表示发光区在慢轴方向的宽度；R_f表示发光区在快轴方向的宽度；NA_s表示慢轴方向的发散角的正弦值；NA_f表示快轴方向的发散角的正弦值；R_fiber表示光纤的直径；NA_fiber表示光纤的发散角的正弦值；N表示CoS的数量，且N取整数。

在满足(1)公式的条件下，通过公式(2)可以确定光纤耦合半导体激光器所能容纳的CoS的数量。

如果进一步要求光纤输出功率的能量占比要求，公式(2)将变形为：

$N\&times;\frac{R_f}{2\sqrt{2}}\&times;\frac{{\mathrm{NA}}_f}{\sqrt{2}}<R_{\mathrm{fiber}}\&times;\frac{\mathrm{NA}}{p}\&DoubleRightArrow;N\&times;\frac{R_{\mathrm{fiber}}\&times;\frac{\mathrm{NA}}{p}}{\frac{R_f}{2\sqrt{2}}\&times;\frac{{\mathrm{NA}}_f}{\sqrt{2}}}---\left(4\right)$

其中光纤输出功率的能量占比要求：p在85％-95％之间，p的计算公式中“包含能量”指的是数值孔径内所包含的能量，且只有p的计算公式中NA_fiber包含能量，NA表示发散角的正弦值且该值的大小根据实际需要确实。

对于给定的CoS、光纤和公式(4)限制了光纤耦合半导体激光器所能容纳的CoS的数量，等价于限制了光纤耦合半导体激光器所能输出的最大光功率。

目前对CoS数量在N和2N之间的光纤耦合半导体激光器，如果光纤耦合半导体激光器全部采用偏振复用的形式，势必会降低光纤耦合半导体激光器的耦合效率；如果全部采用空间光合束形式势必会造成光束质量相较采用偏振复用形式时要差。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种光纤耦合半导体激光器。

本发明公开了一种光纤耦合半导体激光器，包括：耦合镜以及能够输出多束P光和至少一束S光的半导体激光器模块；

所述耦合镜，用于将所述多束P光和所述至少一束S光耦合成一束，形成汇聚光；

所述P光的光束数量大于所述S光的光束数量；

在耦合镜前，每束P光对应一个P光光斑，每束S光对应一个S光光斑；多个所述P光光斑和至少一个所述S光光斑的空间排列方式为：每个所述P 光光斑依次并排排列，每个所述S光光斑依次并排排列；每个所述S光光斑对应于一个P光光斑且与之重合，每个与所述S光光斑对应的P光光斑之间相邻。

可选的，所述半导体激光器模块包括至少一个偏振分光元件、多个反射镜和用于输出多束P光和至少一束S光的光路模组；

所述偏振分光元件用于将所述S光反射至耦合镜，所述反射镜用于将所述P光反射至耦合镜。

可选的，所述光路模组包括两个光路单元模组，分别为第一模组和第二模组；

所述第一模组和所述第二模组分别包含至少一个光路单元；

所述第一模组和所述第二模组中的每个光路单元的高度依次增加；

所述第一模组和所述第二模组中有一相同的子模组，该相同的子模组在第一模组中为第一子模组，在第二模组中为第二子模组；

所述第一子模组中光路单元的个数不等于第一模组中光路单元的个数，且所述第二子模组中光路单元的个数不等于第二模组中光路单元的个数；

所述第一子模组中，在每个光路单元发出的光的光路上设置一个与之对应的所述偏振分光元件；

所述光路模组中除第一子模组中的光路单元外，在其余的每个光路单元发出的光的光路上设置一个与之对应的所述反射镜。

可选的，，所述光路模组还包括至少一个半玻片；

所述第一模组和所述第二模组中的每个光路单元中发出的光为P光；

所述第一子模组中，在每个光路单元发出的光的光路上还设置一个与之对应的所述半玻片，所述半玻片位于该光路单元对应的偏振分光元件和该光路单元之间，用于将与之对应的光路单元发出的P光旋转成S光；

可选的，所述光路模组中除第一子模组中的光路单元外，其余的每个光路单元发出的光为P光；

所述第一子模组中每个光路单元发出的光为S光。

可选的，第一模组中相邻两个光路单元之间的高度相等，第二模组中相邻两个光路单元之间的高度相等；

第一模组中相邻两个光路单元之间的高度等于第二模组中相邻两个光路单元之间的高度。

可选的，所述偏振分光元件的分光面和与之对应的光路单元发出的光的光路成45度夹角；

所述反射镜和与之对应的光路单元发出的光的光路成45度夹角；

所述偏振分光元件为偏振分光棱镜或偏振分光片。

可选的，该光纤耦合半导体激光器还包括：台阶形底板和耦合光纤；

所述第一模组和第二模组中的每个光路单元设置在所述台阶形底板的每个不同的台阶上；

所述耦合镜固定在所述台阶形底板上；

所述耦合光纤位于所述汇聚光的光路上。

可选的，所述第一模组和所述第二模组中的每个光路单元包括半导体激光芯片CoS、快轴准直透镜、慢轴准直透镜和热沉模块；

所述CoS、快轴准直透镜和慢轴准直透镜依次固定在所述热沉模块上；

所述热沉模块设置在所述台阶形底板上的每个台阶上。

可选的，所述热沉模块与所台阶形底板为一体结构或分体结构。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明公开了的光纤耦合半导体激光器，采用偏振复用的形式和空间光合束形式相混合的技术，即光纤耦合半导体激光器中局部采用偏振复用的形式，通过将多束S光重合于多束P光中部分相邻的光束，使得在提高光纤耦合半导体激光器输出功率的同时，保证输出光束的光束质量，优化光纤耦合半导体激光器输出端的能量NA占比。光纤耦合半导体激光器既拥有空间光合束形式的高透过率和高耦合效率，又拥有偏振复用的形式较高的光束质量。

附图说明

图1是本发明实施例一的结构示意图；

图2是图2中的A向视图；

图3是本发明实施例一的光路示意图；

图4是图4中B处的局放大示意视图；

图5是本发明实施例一中光斑在耦合镜前的空间排列示意视图；

图6是本发明实施例二的结构示意图；

图7是图7中的C向视图；

图8是本发明实施例二的光路示意图；

图9是图9中D处的局放大示意视图；

图10是本发明实施例二中光斑在耦合镜前的空间排列示意视图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

图1是本发明实施例一的结构示意图，图2是图2中的A向视图，图3是本发明实施例一的光路示意图，图4是图4中B处的局放大示意视图，图5是本发明实施例一中光斑在耦合镜前的空间排列示意视图；如图1-5所示，本发明实施例一公开了一种光纤耦合半导体激光器，该光纤耦合半导体激光器包括耦合镜200以及能够输出多束P光和至少一束S光的半导体激光器模块。

耦合镜200，用于将半导体激光器模块最后输出的多束P光和至少一束S光耦合成一束，形成汇聚光；P光的光束数量大于S光的光束数量。本发明实施例一中P光的光束数量为7，S光的光束数量为2。

如图5所示，在耦合镜200前，每束P光对应一个P光光斑230，每束S光对应一个S光光斑240；多个P光光斑230和至少一个S光光斑240的空间排列方式为：每个P光光斑230依次并排排列，每个S光光斑240依次 并排排列；且每个S光光斑240对应一个P光光斑且与之重合，每个与S光光斑240对应且重合的P光光斑之间相邻。需要说明的是为了便于区分P光光斑230和S光光斑240，图5中将两种光斑分成了较大的光斑和较小的光斑，实际情况中，S光光斑240和与之对应的P光光斑230完全重合。

半导体激光器模块包括至少一个偏振分光元件208、多个反射镜209和用于输出多束P光和至少一束S光的光路模组；偏振分光元件208用于将S光反射至耦合镜，反射镜209用于将P光反射至耦合镜。

光路模组包括：两个光路单元模组，分别为第一模组和第二模组；第一模组和第二模组并排设置。

本发明实施例一中偏振分光元件为偏振分光棱镜。

如图2和图3所示，第一模组和第二模组分别包含至少一个光路单元，第一模组和第二模组中光路单元的个数不同时为一个。

本发明实施例一中的，第一模组中的光路单元分别为：第一光路单元201、第二光路单元202、第三光路单元203、第四光路单元214和第五光路单元215；第二模组中的光路单元分别为：第六光路单元204、第七光路单元205、第八光路单元206和第九光路单元207。

第一模组和第二模组中的每个光路单元的高度依次增加，第一模组每个光路单元高度增加的方向和第二模组中每个光路单元高度增加的方向一致。

本发明实施例一中，第一模组中，第一光路单元201至第五光路单元215的高度依次增加；第二模组中，第六光路单元204至第九光路单元207的高度依次增加。光路单元的高度指的是光路单元发出的光所处的高度。

第一模组中高度最低的光路单元的高度小于或等于第二模组中高度最低的光路单元的高度。在本发明实施一中，即第一光路单元201的高度小于或等于第六光路单元204的高度。

第一模组和第二模组中有一个相同的子模组，该相同的子模组在第一模组中为第一子模组，该相同的子模组在第二模组中为第二子模组，且第一子模组和第二子模组相邻，也就是说：第一模组包含第一子模组，第二模组包 含第二子模组，第一子模组光路单元的个数和第二子模组光路单元的个数相等，第一子模组中的每个光路单元，在第二子模组中都有一个与之相对应的光路单元且它们的高度相等。

本发明实施例一中，第四光路单元214和第五光路单元215构成第一子模组，第六光路单元204和第七光路单元205构成第二子模组，第四光路单元214和第六光路单元204的高度相等，第五光路单元215和第七光路单元205的高度相等。

第一子模组中光路单元的个数不等于第一模组中光路单元的个数，且第二子模组中光路单元的个数不等于第二模组中光路单元的个数。

第一子模组中，在每个光路单元发出的光的光路上设置一个与之对应的偏振分光元件208，用于反射S光。光路模组中除第一子模组中的光路单元外，在其余的每个光路单元发出的光的光路上设置一个与之对应的反射镜209，用于反射P光。

本发明实施例一中，第一子模组的所有光路单元和第二子模组的所有光路单元构成了局部偏振复用的形式，光路模组中其余的光路单元构成了空间光合束形式。

光路模组还包括至少一个半玻片212；第一模组和第二模组中的每个光路单元发出的光为P光；第一子模组中，在每个光路单元发出的光的光路上还设置一个与之对应的半玻片212，半玻片212位于该光路单元对应的偏振分光元件和该光路单元之间，用于将第一子模组中与之对应的光路单元发出的P光旋转成S光。

本发明实施例一中，第一模组中相邻两个光路单元之间的高度相等，第二模组中相邻两个光路单元之间的高度相等；第一模组中相邻两个光路单元之间的高度等于第二模组中相邻两个光路单元之间的高度。

本发明实施例一中，偏振分光元件的分光面和之对应的光路单元发出的光的光路成45度夹角；反射镜和与之对应的光路单元发出的光的光路成45度夹角。

如图1和图3所示，该光纤耦合半导体激光器还包括：台阶形底板210和耦合光纤211；第一模组和第二模组中的每个光路单元依次设置在台阶形底板210的每个不同的台阶上，即第一光路单元201至第九光路单元207依次设置在台阶形底板210的每个不同的台阶上；耦合镜200固定在台阶形底板210上；耦合光纤211位于汇聚光的光路上。通过将光路单元设置在不同的台阶上，实现光路单元高度的变化。

第一模组和第二模组中的每个光路单元包括半导体激光芯片CoS 220、快轴准直透镜(未示出)、慢轴准直透镜221和热沉模块222；CoS 220、快轴准直透镜和慢轴准直透221镜依次固定在热沉模块222上；热沉模块222设置在台阶形底板210上的每个台阶上。由于第一子模组的光路单元和第二子模组的光路单元构成了局部偏振复用的形式，从而压缩了台阶的整体高度，即压缩了光纤耦合半导体激光器的高度。

如图3和图4所示，图3和图4中所示的光路上，坚线||表示P光，圆圈○○表示S光。

本发明实施例一中，通过将第一模组和第二模组中的每个光路单元中的CoS 220水平固定于热沉模块222上，使每个光路单元发出的光为P光；半玻片212即位于该光路单元对应的偏振分光元件和该光路单元的慢轴准直透镜之间。偏振分光元件208、反射镜209和半玻片212固定在台阶形底板210上。

本发明实施例一中，第一子模组中光路单元的CoS发出的P光经过快轴准直透镜和慢轴准直透镜准直后，再经过半玻片将P光旋转成S光，然后由偏振分光元件将S光反射至耦合镜；除第一子模组中光路单元外，其余的光路单元的CoS发出的P光经过快轴准直透镜和慢轴准直透镜准直后，再由反射镜将P光反射至耦合镜。

本发明实施例一中，热沉模块与所台阶形底板为分体结构。

需要说明的是，本发明实施例一中第二子模组中的每个光路单元CoS 220发出的P光经过与之相对应的反射镜209反射后，分别经过第一子模组 中与之相对应的光路单元上设置的偏振分光元件208。图5中位于最下面的P光光斑为第一光路单元201发出的P光所对应的光斑。

实施例二

图6是本发明实施例二的结构示意图，图7是图7中的C向视图，图8是本发明实施例二的光路示意图，图9是图9中D处的局放大示意视图，图10是本发明实施例二中光斑在耦合镜前的空间排列示意视图。本发明实施例二公开了一种光纤耦合半导体激光器，该光纤耦合半导体激光器包括耦合镜300以及能够输出多束P光和至少一束S光的半导体激光器模块；耦合镜300，用于将半导体激光器模块最终输出多束P光和至少一束S光耦合成一束，形成汇聚光；P光的光束数量大于S光的光束数量。

如图10所示，在耦合镜300前，每束P光对应一个P光光斑330，每束S光对应一个S光光斑340；多个P光光斑330和至少一个S光光斑340的空间排列方式为：每个P光光斑330依次并排排列，每个S光光斑340依次并排排列；且每个S光光斑330对应一个P光光斑且与之重合，每个与S光光斑340对应且重合的P光光斑之间相邻。需要说明的是为了便于区分P光光斑330和S光光斑340，图10中将两种光斑分成了较大的光斑和较小的光斑，实际情况中，S光光斑340和与之对应的P光光斑330完全重合。

半导体激光器模块包括至少一个偏振分光元件308、多个反射镜309和用于输出多束P光和至少一束S光的光路模组；偏振分光元件308用于将S光反射至耦合镜，反射镜309用于将P光反射至耦合镜。

光路模组包括：两个光路单元模组，分别为第一模组和第二模组；第一模组和第二模组并排设置。

本发明实施例二中偏振分光元件为偏振分光棱镜。

如图7和图8所示，第一模组和第二模组分别包含至少一个光路单元，且第一模组和第二模组中光路单元的个数不同时为一个。

本发明实施例二中，第一模组中的光路单元分别为：第一光路单元301、第二光路单元302、第三光路单元313、第四光路单元314和第五光路单元 315；第二模组中的光路单元分别为：第六光路单元303、第七光路单元304、第八光路单元305和第九光路单元306。

第一模组和第二模组中的每个光路单元的高度依次增加，第一模组每个光路单元高度增加的方向和第二模组中每个光路单元高度增加的方向一致。

本发明实施例二中，第一光路单元301至第五光路单元315的高度依次增加；第六光路单元303至第九光路单元306的高度依次增加。

第一模组中高度最低的光路单元的高度小于或等于第二模组中高度最低的光路单元的高度；在本发明实施例二中，即第一光路单元301的高度小于或等于第六光路单元303的高度。光路单元的高度指的是光路单元发出的光所处的高度。

第一模组和第二模组中有一个相同的子模组，该相同的子模组在第一模组中为第一子模组，该相同的子模组中在第二模组中为第二子模组，且第一子模组和第二子模组相邻，也就是说：第一模组包含第一子模组，第二模组包含第二子模组；第一子模组光路单元的个数和第二子模组光路单元的个数相等；第一子模组中的每个光路单元，在第二子模组中都有一个与之相对应的光路单元且它们的高度相等。

本发明实施例二中，第三光路单元313至第五光路单元315构成第一子模组，第六光路单元303至第八光路单元305构成第二子模组；第三光路单元313和第六光路单元303的高度相等，第四三光路单元314和第七光路单元304的高度相等，第五光路单元315和第八光路单元305的高度相等。

第一子模组中光路单元的个数不等于第一模组中光路单元的个数，且第二子模组中光路单元的个数不等于第二模组中光路单元的个数。

第一子模组中，在每个光路单元发出的光的光路上设置一个与之对应的偏振分光元件308，用于反射S光。

光路模组中中除第一子模组中的光路单元外，在其余的每个光路单元发出的光的光路上设置一个与之对应的反射镜309，用于反射P光。

本发明实施例二中，第一子模组的所有光路单元和第二子模组的所有光 路单元构成了局部偏振复用的形式，光路模组中其余的光路单元构成了空间光合束形式。

半导体激光器模块还包括至少一个半玻片312；第一模组和第二模组中的每个光路单元发出的光为P光；第一子模组中，在每个光路单元发出的光的光路上还设置一个与之对应的半玻片312，半玻片312位于该光路单元对应的偏振分光元件308和该光路单元之间，用于将第一子模组中与之对应的光路单元发出的P光旋转成S光；

本发明实施例二中，第一模组中相邻两个光路单元之间的高度相等，第二模组中相邻两个光路单元之间的高度相等；第一模组中相邻两个光路单元之间的高度等于第二模组中相邻两个光路单元之间的高度。

本发明实施例二中，偏振分光元件的分光面和之对应的光路单元发出的光的光路成45度夹角；反射镜和与之对应的光路单元发出的光的光路成45度夹角。

如图6和图8所示，该光纤耦合半导体激光器还包括：台阶形底板310和耦合光纤311；第一模组和第二模组中的每个光路单元依次设置在台阶形底板的每个不同的台阶上，即第一光路单元301至第九光路单元306依次设置在台阶形底板310的每个不同的台阶上；耦合镜300固定在台阶形底板310上；耦合光纤311位于汇聚光的光路上。通过将光路单元设置在不同的台阶上，实现光路单元高度的变化。

第一模组和第二模组中的每个光路单元包括半导体激光芯片CoS 320、快轴准直透镜(未示出)、慢轴准直透镜321和热沉模块322；CoS 320、快轴准直透镜和慢轴准直透镜321依次固定在热沉模块322上；热沉模块322设置在台阶形底板310上的每个台阶上。由于第一子模组的光路单元和第二子模组的光路单元构成了局部偏振复用的形式，从而压缩了台阶的整体高度，即压缩了光纤耦合半导体激光器的高度。

如图8和图9所示，图8和图9中所示的光路上，坚线||表示P光，圆圈○○表示S光。

本发明实施例二中，通过将第一模组和第二模组中的每个光路单元中的CoS 320水平固定于热沉模块上，使每个光路单元中发出的光为P光；半玻片312即位于该光路单元对应的偏振分光元件308和该光路单元的慢轴准直透镜321之间。偏振分光元件308、反射镜309和半玻片312固定在台阶形底板310上。

本发明实施例二中，第一子模组中的光路单元的CoS发出的P光经过快轴准直透镜和慢轴准直透镜准直后，再经过半玻片将P光旋转成S光，然后由偏振分光元件将S光反射至耦合镜；除第一子模组中的光路单元外，其余的光路单元的CoS发出的P光经过快轴准直透镜和慢轴准直透镜准直后，再由反射镜将P光反射至耦合镜。

本发明实施例二中，热沉模块与所台阶形底板为分体结构。

需要说明的是，本发明实施例二中第二子模组中的每个光路单元CoS 320发出的P光经过与之相对应的反射镜309反射后，分别经过第一子模组中与之相对应的光路单元上设置的偏振分光元件308。图10中位于最下面的P光光斑为第一光路单元301发出的P光所对应的光斑。

在本发明实施例一和实施例二中，半导体激光器模块可以将第一子模组中每个光路单元中的CoS垂直固定于热沉模块上，用于使CoS发出的光为S光；半导体激光器模块中除第一子模组外的每个光路单元中CoS水平固定于热沉模块上，用于使CoS发出的光为P光。进而实现光路模组中除第一子模组中的光路单元外，其余的每个光路单元发出的光为P光；第一子模组中每个光路单元发出的光为S光。通过这样设置省去了半玻片，可以降低光纤耦合半导体激光器的生产成本。

在本发明实施例一和实施例二中热沉模块与所台阶形底板还可以为一体结构。

在本发明实施例一和实施例二中偏振分光元件还可以为偏振分光片。

需要说明的是本发明实施例一和实施例二中偏振分光元件对P光进行透射，而对S光进行反射。每个光路单元包括一个CoS、一个快轴准直透镜、 一个慢轴准直透镜和一个热沉模块，一个CoS发出一束光；由于快轴准直透镜较小因此未示出，快轴准直透镜固定在CoS的光输出端。CoS的数量与光路单元的数量相对应，光路单元发出的光是指该光路单元中CoS发出的光。

需要说明的是，本发明实施例一和实施例二中，为了便于描述本发明中，当第一模组中光路单元的个数为n时，第一模组中的光路单元可以分别为第一光路单元至第n光路单元，且高度依次增加；当第二模组中光路单元的个数为m时，第二模组中的光路单元可以分别为第n+1光路单元至第n+m光路单元，且高度依次增加；第一子模组中光路单元的个数为t时，第二子模组中光路单元的个数也为t；第一子模组即由第n-t+1光路单元至第n光路单元构成，第二子模组即由第n+1光路单元至第n+t光路单元组成，第n-t+1光路单元与第n+1光路单元的高度相等，第n-t+2光路单元与第n+2光路单元的高度相等，依次递推，第n光路单元与第n+t光路单元的高度相等。

综上所述，本发明实施例一和实施例二公开的光纤耦合半导体激光器，采用偏振复用的形式和空间光合束形式相混合的技术，即光纤耦合半导体激光器中局部采用偏振复用的形式，通过将多束S光重合于多束P光中部分相邻的光束，使得在提高光纤耦合半导体激光器输出功率的同时，保证输出光束的光束质量。

与光纤耦合半导体激光器全部偏振复用的形式相比，局部采用偏振复用的形式避免了对所有CoS发出的光的偏振特性都做要求；且局部采用偏振复用的形式时，大部分CoS发出的光不通过偏振原件，从而保证局部采用偏振复用的形式与全部采用偏振复用的形式相比，有更高的透过率。

与光纤耦合半导体激光器全部采用空间光合束形式相比，局部采用偏振复用的形式有更高的光束质量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种光纤耦合半导体激光器，其特征在于，包括：耦合镜以及能够输出多束P光和至少一束S光的半导体激光器模块；

所述耦合镜，用于将所述多束P光和所述至少一束S光耦合成一束，形成汇聚光；

所述P光的光束数量大于所述S光的光束数量；

在耦合镜前，每束P光对应一个P光光斑，每束S光对应一个S光光斑；多个所述P光光斑和至少一个所述S光光斑的空间排列方式为：每个所述P光光斑依次并排排列，每个所述S光光斑依次并排排列；每个所述S光光斑对应于一个P光光斑且与之重合，每个与所述S光光斑对应的P光光斑之间相邻。

2.根据权利要求1所述的光纤耦合半导体激光器，其特征在于，所述半导体激光器模块包括至少一个偏振分光元件、多个反射镜和用于输出多束P光和至少一束S光的光路模组；

所述偏振分光元件用于将所述S光反射至耦合镜，所述反射镜用于将所述P光反射至耦合镜。

3.根据权利要求2所述的光纤耦合半导体激光器，其特征在于，所述光路模组包括两个光路单元模组，分别为第一模组和第二模组；

所述第一模组和所述第二模组分别包含至少一个光路单元；

所述第一模组和所述第二模组中的每个光路单元的高度依次增加；

所述第一模组和所述第二模组中有一相同的子模组，该相同的子模组在第一模组中为第一子模组，在第二模组中为第二子模组；

所述第一子模组中光路单元的个数不等于第一模组中光路单元的个数，且所述第二子模组中光路单元的个数不等于第二模组中光路单元的个数；

所述第一子模组中，在每个光路单元发出的光的光路上设置一个与之对应的所述偏振分光元件；

所述光路模组中除第一子模组中的光路单元外，在其余的每个光路单元发出的光的光路上设置一个与之对应的所述反射镜。

4.根据权利要求3所述的光纤耦合半导体激光器，其特征在于，所述光路模组还包括至少一个半玻片；

所述第一模组和所述第二模组中的每个光路单元中发出的光为P光；

所述第一子模组中，在每个光路单元发出的光的光路上还设置一个与之对应的所述半玻片，所述半玻片位于该光路单元对应的偏振分光元件和该光路单元之间，用于将与之对应的光路单元发出的P光旋转成S光。

5.根据权利要求3所述的光纤耦合半导体激光器，其特征在于，所述光路模组中除第一子模组中的光路单元外，其余的每个光路单元发出的光为P光；

所述第一子模组中每个光路单元发出的光为S光。

6.根据权利要求3-5中任一所述的光纤耦合半导体激光器，其特征在于，第一模组中相邻两个光路单元之间的高度相等，第二模组中相邻两个光路单元之间的高度相等；

第一模组中相邻两个光路单元之间的高度等于第二模组中相邻两个光路单元之间的高度。

7.根据权利要求3-5中任一所述的光纤耦合半导体激光器，其特征在于，所述偏振分光元件的分光面和与之对应的光路单元发出的光的光路成45度夹角；

所述反射镜和与之对应的光路单元发出的光的光路成45度夹角；

所述偏振分光元件为偏振分光棱镜或偏振分光片。

8.根据权利要求3-5中任一所述的光纤耦合半导体激光器，其特征在于，该光纤耦合半导体激光器还包括：台阶形底板和耦合光纤；

所述第一模组和第二模组中的每个光路单元设置在所述台阶形底板的每个不同的台阶上；

所述耦合镜固定在所述台阶形底板上；

所述耦合光纤位于所述汇聚光的光路上。

9.根据权利要求8所述的光纤耦合半导体激光器，其特征在于，所述第一模组和所述第二模组中的每个光路单元包括半导体激光芯片CoS、快轴准直透镜、慢轴准直透镜和热沉模块；

所述CoS、快轴准直透镜和慢轴准直透镜依次固定在所述热沉模块上；

所述热沉模块设置在所述台阶形底板上的每个台阶上。

10.根据权利要求9中任一所述的光纤耦合半导体激光器，其特征在于，所述热沉模块与所台阶形底板为一体结构或分体结构。