CN105048288B - 一种激光器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光器，包括基板，基板设置有第一阶梯部和第二阶梯部；第一发光阵列，第一发光阵列固定于第一阶梯部；第一光耦合阵列，第一光耦合阵列用于将第一发光阵列所发出的光束耦合成第一光束；第二发光阵列，第二发光阵列固定于第二阶梯部上；第二光耦合阵列，第二光耦合阵列用于将第二发光阵列所发出的光束耦合成第二光束；聚焦透镜，聚焦透镜设置于第一光耦合阵列和第二光耦合阵列的前方，用于对第一光束和第二光束进行聚焦输出，其中，第一光束和第二光束入射至聚焦透镜的入射角不相同，第一光束聚焦后输出第一路激光，第二光束聚焦后输出第二路激光。通过上述方式，本发明能够激光器输出两路激光。

Description

一种激光器

技术领域

本发明涉及光纤激光设备技术领域，特别是涉及一种激光器。

背景技术

主控振荡器的功率放大器(Master Oscillator Power-Amplifier，MOPA)光纤激光器由两部分组成，分别为种子光源和一级或几级光纤放大器结构。

现有的半导体激光器通常只带有一个光纤输出端，只输出一路激光，因此，对来MOPA光纤激光器来说，有几级光纤放大器结构，就需要配备相应个数的半导体激光器，例如20W MOPA光纤激光器，其种子源输出需要10W泵浦，放大级输出需要20W泵浦，则其需要分别使用了一个10W和20W的半导体激光器，由此造成MOPA光纤激光器需要配备比较多的半导体激光器，使得MOPA光纤激光器的成本较高。另外，为了驱动配备的半导体激光器，也需要在光纤激光器的驱动电源中加入多个的输出端，通过输出端连接半导体激光器，以驱动半导体激光器工作，但这也使得MOPA光纤激光器结构变得更为复杂，使用更为不方便。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种激光器，能够输出两路激光。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种激光器包括基板，所述基板设置有第一阶梯部和第二阶梯部；第一发光阵列，所述第一发光阵列固定于所述第一阶梯部；第一光耦合阵列，所述第一光耦合阵列与所述第一发光阵列相对应，用于将所述第一发光阵列所发出的光束耦合成第一光束；第二发光阵列，所述第二发光阵列固定于所述第二阶梯部上；第二光耦合阵列，所述第二光耦合阵列与第二发光阵列相对应，用于将第二发光阵列所发出的光束耦合成第二光束；聚焦透镜，所述聚焦透镜设置于所述第一光耦合阵列和第二光耦合阵列的前方，用于对所述第一光束和第二光束进行聚焦输出，其中，所述第一光束和第二光束入射至聚焦透镜的入射角不相同，所述第一光束聚焦后输出第一路激光，所述第二光束聚焦后输出第二路激光。

其中，所述激光器还包括第一光纤和第二光纤；所述第一光纤和第二光纤均位于所述聚焦透镜的前方，其中，所述第一路激光入射至第一光纤，所述第二路激光入射至第二光纤。

其中，所述第一阶梯部包括至少第一、第二两个台阶，所述第一发光阵列包括至少第一、第二两个激光芯片，所述第一光耦合阵列包括至少第一、第二两个光耦合组件；所述第一激光芯片和第二激光芯片分别固定于第一台阶和第二台阶，所述第一光耦合组件与第一激光芯片相对应，所述第二光耦合组件与第二激光芯片相对应。

其中，所述第二阶梯部包括至少一个第三台阶，所述第二光耦合阵列包括至少一个第三激光芯片，所述第二光耦合阵列包括至少一个第三光耦合组件；所述第三激光芯片固定于所述第三台阶，所述第三光耦合组件与所述第三激光芯片相对应。

其中，每个所述光耦合组件均包括快轴准直透镜、慢轴准直透镜和反射片，所述第一激光芯片和第二激光芯片所发出的光束分别依次经过相对的所述快轴准直透镜和所述慢轴准直透镜分别准直后，然后通过对应的反射片反射后形成所述第一光束，所述第三激光芯片所发出的光束分别依次经过相对的所述快轴准直透镜和所述慢轴准直透镜分别准直后，然后通过对应的所述反射片反射后形成所述第二光束。

其中，所述第一光耦合组件和第二光耦合组件中的反射片与平行于第一光纤的直线的夹角均为45度；所述第三光耦合组件中的反射片与平行于第二光纤的直线之间的夹角为45度，并且与垂直于所述第二光纤的直线的夹角为1.5度。

其中，所述第一台阶较所述第二台阶高出第一设定高度，所述第二台阶较第三台阶高出第二设定高度，所述第一、第二、第三激光芯片的输出功率均相同，发光面的尺寸相同，发散全角均为60度和18度。

其中，所述第一路激光的截面面积和数孔直径均小于所述第二路激光的截面面积和数孔直径。

其中，所述聚焦透镜的焦距为3.8毫米～4.8毫米。

其中，所述激光器还包括滤波片；所述滤波片设置于所述第一光耦合阵列和第二光耦合阵列的前方，并且位于所述聚焦透镜的后方。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明通过第一光耦合阵列耦合第一发光阵列的光形成第一光束，通过第二光耦合阵列耦合第二发光阵列的光形成第二光束，第一光束和第二光束均入射至聚焦透镜，由于第一光束和第二光束入射聚集透镜的入射角度不相同，因此，第一光束聚焦后输出的第一路激光和第二光束聚焦后输出的第二路激光并不重叠，而是形成两路相对独立激光输出，实现了一个激光器可以输出两路激光。

附图说明

图1是本发明激光器实施方式的立体示意图；

图2是本发明激光器实施方式的截面示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明进行详细说明。

请参阅图1和图2，激光器20包括基板21、第一发光阵列22、第一光耦合阵列(未标示)、第二发光阵列23、第二光耦合阵列(未标示)和聚焦透镜24。

基板21设置有第一阶梯部211和第二阶梯部212。第一发光阵列22固定于第一阶梯部211。第一光耦合阵列与第一发光阵列22相对应，用于将第一发光阵列22所发出的光束耦合成第一光束。第二发光阵列23固定于第二阶梯部212上。第二光耦合阵列与第二发光阵列23相对应，用于将第二发光阵列23所发出的光束耦合成第二光束。聚焦透镜24设置于第一光耦合阵列和第二光耦合阵列的前方，用于对第一光束和第二光束进行聚焦输出，其中，第一光束和第二光束入射至聚焦透镜24的入射角不相同，则第一光束聚焦后输出第一路激光，第二光束聚焦后输出第二路激光。

需要说明的是：由于第一光束和第二光束入射至聚焦透镜24的入射角不相同，因此，第一光束和第二光束聚焦输出后的激光并不重叠，也不合并，而是形成两路激光输出；当然，本领域的技术人员也可以根据实际需要，设置更多发光阵列和光耦合阵列，以形成更多路光束，并保证各路光束入射至聚焦透镜24的入射角不相同，则聚焦透镜24进行聚焦后会输出更多路激光。

通过第一光耦合阵列耦合第一发光阵列22的光形成第一光束，通过第二光耦合阵列耦合第二发光阵列23的光形成第二光束，第一光束和第二光束分别通过聚集透镜聚焦输出第一、第二两路激光，从而实现激光器20能够输出两路激光，其中，第一、第二两路激光的功率、光斑面积和数孔直径均可以相同或者不相同。

具体的，第一阶梯部211包括至少两个台阶，分别为第一台阶2111和第二台阶2112，第一发光阵列22包括至少两个激光芯片，分别为第一激光芯片221和第二激光芯片222，第一光耦合阵列包括至少第一、第二两个光耦合组件(未标示)。第一激光芯片221和第二激光芯片222分别固定于第一台阶2111和第二台阶2112，第一光耦合组件与第一激光芯片221相对应，第二光耦合组件与第二激光芯片222相对应。第一光耦合组件和第二光耦合组件将第一激光芯片221和第二激光芯片222所发射的光束耦合成第一光束。第二阶梯部222包括至少一个第三台阶(未标示)，第二激光阵列22包括至少一个第三激光芯片(未标示)，第二光耦合阵列包括至少一个第三光耦合组件(未标示)。第三激光芯片固定于第三台阶，第三光耦合组件与第三激光芯片相对应。第三光耦合组件将第三激光芯片所发射的光耦合成第二光束。

进一步的，每个光耦合组件均包括快轴准直透镜25、慢轴准直透镜26和反射片27，第一激光芯片221和第二激光芯片222所发出的光束分别依次经过相对的快轴准直透镜25和慢轴准直透镜26分别准直后，然后通过对应的反射片27反射后形成第一光束，所述第三台阶上的激光芯片所发出的光束分别依次经过相对的快轴准直透镜25和所述慢轴准直透镜26分别准直后，然后通过反射片27反射后形成第二光束。在本实施方式中，第一光耦合组件和第二光耦合组件中的反射片27与平行于第一光纤的直线的夹角均为45度，第三光耦合组件中的反射片27与平行于第二光纤的直线的夹角为45度，并且与垂直于第二光纤的直线的夹角为1.5度。第一台阶2111较第二台阶2112高出第一预设高度，第二台阶2112较第三台阶高出第二预设高度，其中，第一预设高度和第二预设高度均优选为0.35毫米。第一、第二、第三激光芯片的输出功率相同，发光面的尺寸均相同，发散全角均为60度和18度，发光面的尺寸优选为100*1微米，聚焦透镜24的焦距优选为3.8毫米～4.8毫米，则第一路激光的截面面积和数孔直径均小于第二路激光的截面面积和数孔直径，其中，激光芯片为12瓦时，第一路激光的截面面积优选为92*20微米，数孔直径优选为0.15，第二路激光的截面面积优选为96*36微米，数孔直径优选为0.16。

值得说明的是：本领域的技术人员也可以根据实际所需要的第一路激光和第二路激光的功率，并结合激光芯片的功率，选择第一、第二、第三激光芯片的数量，第一、第二、第三光耦合组件的数量，以及，相对应的设置第一阶梯和第二阶梯的台阶的数量。

激光器20还可包括第一光纤28和第二光纤29。第一光纤28和第二光纤29均位于聚焦透镜24的前方，其中，第一路激光入射至第一光纤28，第二路激光入射至第二光纤29。第一路激光入射第一光纤28时，第一路激光还在第一光纤28的端面形成第一光斑，而第二路激光入射第二光纤29时，第二路激光也在第二光纤29的端面形成第二光斑。在本实施方式中，优选的，第一光纤28和第二光纤29的内径为105微米，数孔直径为0.22。

需要说明的是：第一光纤28和第二光纤29可以包含在一根光缆中，则第一台阶2111、第二台阶2112和第三台阶的高度根据第一光纤28和第二光纤29在光缆中的距离进行调节，或者，通过调节光纤固定在基板21的位置和高度，以保证第一、第二两路激光分别入射第一光纤28和第二光纤29。在本实施方式中，第一光纤28和第二光纤29是平行放置的，并且两者的中心的垂直距离为140微米，第一、第二光斑的直径的纵向距离为140微米。

为了避免输出至第一光纤28和第二光纤29的激光返回激光器20，损伤激光器20，激光器20还包括滤波片30，滤波片30设置于第一光耦合阵列和第二光耦合阵列的前方，并且位于聚焦透镜24的后方。在本实施方式中，优选为的，滤波片30为防1064nm激光穿透的滤波片30，以避免用做泵浦时激发的1064nm激光沿原路返回损伤激光芯片。

在本发明实施方式中，通过第一光耦合阵列耦合第一发光阵列22的光形成第一光束，通过第二光耦合阵列耦合第二发光阵列23的光形成第二光束，第一光束和第二光束均入射至聚焦透镜24，由于第一光束和第二光束入射聚集透镜的入射角度不相同，因此，第一光束聚焦后输出的第一路激光和第二光束聚焦后输出的第二路激光并不重叠，而是形成两路相对独立激光输出，实现了一个激光器可以输出两路激光。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种激光器，其特征在于，包括：

基板，所述基板设置有第一阶梯部和第二阶梯部；

第一发光阵列，所述第一发光阵列固定于所述第一阶梯部；

第一光耦合阵列，所述第一光耦合阵列与所述第一发光阵列相对应，用于将所述第一发光阵列所发出的光束耦合成第一光束；

第二发光阵列，所述第二发光阵列固定于所述第二阶梯部上；

第二光耦合阵列，所述第二光耦合阵列与第二发光阵列相对应，用于将第二发光阵列所发出的光束耦合成第二光束；

聚焦透镜，所述聚焦透镜设置于所述第一光耦合阵列和第二光耦合阵列的前方，用于对所述第一光束和第二光束进行聚焦输出，其中，所述第一光束和第二光束入射至聚焦透镜的入射角不相同，所述第一光束聚焦后输出第一路激光，所述第二光束聚焦后输出第二路激光；

所述激光器还包括第一光纤和第二光纤；

所述第一光纤和第二光纤均位于所述聚焦透镜的前方，其中，所述第一路激光入射至第一光纤，所述第二路激光入射至第二光纤。

2.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，

所述第一阶梯部包括至少第一、第二两个台阶，所述第一发光阵列包括至少第一、第二两个激光芯片，所述第一光耦合阵列包括至少第一、第二两个光耦合组件；

所述第一激光芯片和第二激光芯片分别固定于第一台阶和第二台阶，所述第一光耦合组件与第一激光芯片相对应，所述第二光耦合组件与第二激光芯片相对应。

3.根据权利要求2所述的激光器，其特征在于，

所述第二阶梯部包括至少一个第三台阶，所述第二光耦合阵列包括至少一个第三激光芯片，所述第二光耦合阵列包括至少一个第三光耦合组件；

所述第三激光芯片固定于所述第三台阶，所述第三光耦合组件与所述第三激光芯片相对应。

4.根据权利要求3所述的激光器，其特征在于，

每个所述光耦合组件均包括快轴准直透镜、慢轴准直透镜和反射片，所述第一激光芯片和第二激光芯片所发出的光束分别依次经过相对的所述快轴准直透镜和所述慢轴准直透镜分别准直后，然后通过对应的反射片反射后形成所述第一光束，所述第三激光芯片所发出的光束分别依次经过相对的所述快轴准直透镜和所述慢轴准直透镜分别准直后，然后通过对应的所述反射片反射后形成所述第二光束。

5.根据权利要求4所述的激光器，其特征在于，

所述第一光耦合组件和第二光耦合组件中的反射片与平行于第一光纤的直线之间的夹角均为45度；

所述第三光耦合组件中的反射片与平行于第二光纤的直线之间的夹角为45度，并且与垂直于所述第二光纤的直线的夹角为1.5度。

6.根据权利要求4所述的激光器，其特征在于，

所述第一台阶较所述第二台阶高出第一设定高度、所述第二台阶较第三台阶均高出第二设定高度，所述第一、第二、第三激光芯片的输出功率相同，发光面的尺寸相同，发散全角均为60度和18度。

7.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，

所述第一路激光的截面面积和数孔直径均小于所述第二路激光的截面面积和数孔直径。

8.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，

所述聚焦透镜的焦距为3.8毫米～4.8毫米。

9.根据权利要求1～8任意一项所述的激光器，其特征在于，

所述激光器还包括滤波片；

所述滤波片设置于所述第一光耦合阵列和第二光耦合阵列的前方，并且位于所述聚焦透镜的后方。