CN109980498A - 一种高功率脉宽可调谐半导体激光器模块 - Google Patents
一种高功率脉宽可调谐半导体激光器模块 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109980498A CN109980498A CN201910369648.9A CN201910369648A CN109980498A CN 109980498 A CN109980498 A CN 109980498A CN 201910369648 A CN201910369648 A CN 201910369648A CN 109980498 A CN109980498 A CN 109980498A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- semiconductor laser
- high power
- power pulse
- tunable semiconductor
- width tunable
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4274—Electrical aspects
- G02B6/428—Electrical aspects containing printed circuit boards [PCB]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/022—Mountings; Housings
- H01S5/0225—Out-coupling of light
- H01S5/02251—Out-coupling of light using optical fibres
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/024—Arrangements for thermal management
- H01S5/02469—Passive cooling, e.g. where heat is removed by the housing as a whole or by a heat pipe without any active cooling element like a TEC
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
- H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
本发明专利公开了一种高功率脉宽可调谐半导体激光光源模块，利用光电集成封装技术，把激光驱动控制与激光器集成到一起封装，通过偏振合束技术和自聚焦透镜光纤耦合技术，把半导体激光耦合进光纤输出，实现高峰值功率、小体积、窄脉冲、并通过外部trigger信号，实现脉宽可调谐功能，在性能、成本、光电转换效率方面相比较于光纤激光器、固体激光器具有明显优势。
Description
技术领域
本发明涉及一种高功率脉宽可调谐半导体激光器模块，属于高功率激光领域。
背景技术
激光加工应用越来越广泛，现有激光加工光源主要是固体激光器、光纤激光器，存在体积大、成本高、光电转换效率低、脉宽可调谐范围窄得的缺点，而本发明专利能够很好地解决上面的问题。
发明内容
本发明的目的在于提出一种高功率可调脉宽半导体激光器模块，通过集成光电封装、偏振合束技术、自聚焦透镜光纤耦合技术，实现纳秒级窄脉冲、高峰值功率、紧凑的光源模块结构。
本发明所采取的技术方案是：通过集成光电封装，把多个915nm（或者940nm/976nm/980nm）高功率半导体激光器芯片封装到带有驱动电路的氮化铝陶瓷基板上，以此缩短激光器驱动控制回路，实现高频窄脉冲激光发射，利用偏振合束技术和自聚焦透镜光纤耦合技术，把多个这样的基本单元模块的光耦合进光纤里面，实现高功率光纤耦合输出，同时利用trigger信号调节实现光脉冲信号1ns-1us的脉冲信号输出。
本发明所述陶瓷驱动电路基板是氮化铝陶瓷，厚度0.5mm-1mm，驱动电路可实现1A-200A的峰值电流，电压2V-30V，trigger信号调节范围1ns-1us。
本发明所述的散热外壳材料是无氧铜，表面镀99.99%纯度的金，镀金层厚度为0.5μm-2μm。
本发明所述的偏振合束技术是使用一块偏振合束棱镜，把两个垂直入射的激光合束到一起。
本发明所述的自聚焦透镜光纤耦合技术是使用一个自聚焦透镜，把合束之后的激光耦合进光纤里面，光纤芯径可根据需求选用，常用规格为105μm、 200μm、400μm、600μm、800μm，其数值孔径均为NA0.22。
本发明所述的高功率可调脉宽半导体激光器模块由陶瓷驱动电路基板、无氧铜散热外壳、偏振合束棱镜、耦合透镜/透镜组和耦合输出光纤组成。
本发明应用于高功率激光领域。
有益效果：
1、光电集成封装，有效缩短驱动控制电路回路，实现高频窄脉冲激光输出，光脉冲上升沿更快；
2、体积小，易于加工系统集成；
3、驱动峰值电流高，可提供1A-200A的峰值电流，基本单元模块可实现高功率输出，且功率可调；
4、trigger信号同步控制，脉宽调节范围1ns-1us，实现光脉冲信号宽范围调节；
5、通过偏振合束技术和自聚焦透镜光纤耦合技术实现更高的峰值功率输出；
6、由于氮化铝陶瓷基板、无氧铜外壳底座具有非常好的热导率，因此可以迅速导出电子元器件、激光器芯片所产生的热量，使电器元器件、激光器芯片处在一个较低的温度下工作。
附图说明
图1为本发明实施例1无反射镜激光模块原理图。
图2为本发明实施例2带反射镜激光模块原理图。
图3为激光器芯片位置示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
实施例1。
如图1所示，激光器模块由无氧铜散热外壳（1）、陶瓷驱动电路基板（2）、偏振合束棱镜（5）、自聚焦透镜（6）和耦合输出光纤（7）组成。
将915nm（或者940nm/976nm/980nm）高功率半导体激光器芯片（3）封装到带有驱动电路的氮化铝陶瓷基板（2）上。
进一步的，陶瓷驱动电路基板（2）通过铟焊片或者银胶或者其它焊料焊接到无氧铜外壳（1）底座上。
进一步的，快轴准直镜（4）通过紫外胶水，按着透镜工作距固定在陶瓷基板前端，对激光器的快轴进行准直压缩。
进一步的，两束光通过偏振合束棱镜（5）进入到自聚焦透镜（6），通过自聚焦透镜（6）耦合进光纤（7）输出，光纤芯径规格可为105μm，200μm，400μm，600μm，800μm，其数值孔径均为NA=0.22。
实施例2。
如图2所示，激光器模块由无氧铜散热外壳（1）、陶瓷驱动电路基板（2）、偏振合束棱镜（5）、自聚焦透镜（6）和耦合输出光纤（7）、反射镜（8）组成。
将915nm（或者940nm/976nm/980nm）高功率半导体激光器芯片（3）封装到带有驱动电路的氮化铝陶瓷基板（2）上。
进一步的，陶瓷驱动电路基板（2）通过铟焊片或者银胶或者其它焊料焊接到无氧铜外壳（1）底座上。
进一步的，快轴准直镜（4）通过紫外胶水，按着透镜工作距固定在陶瓷基板前端，对激光器的快轴进行准直压缩。
进一步的，激光芯片31发出的光通过反射镜（8）反射后，与激光芯片33发出的光通过偏振合束棱镜（5）进入到自聚焦透镜（6），通过自聚焦透镜（6）耦合进光纤（7）输出，光纤芯径规格可为105μm，200μm，400μm，600μm，800μm，其数值孔径均为NA=0.22。
Claims (6)
1.一种高功率脉宽可调谐半导体激光光源模块，至少包括激光器芯片、无氧铜散热外壳、陶瓷驱动电路基板、偏振合束棱镜、自聚焦透镜和光纤组成。
2.根据权利要求1所述的一种高功率脉宽可调谐半导体激光光源模块，其特征在于，所述具有陶瓷驱动电路基板是氮化铝陶瓷，厚度0.5mm-1mm，驱动电路可实现1A-200A的峰值电流，电压2V-30V，trigger信号调节范围1ns-1us。
3.根据权利要求1所述的一种高功率脉宽可调谐半导体激光光源模块，其特征在于，所述散热外壳材料是无氧铜，表面镀99.99%纯度的金，镀金层厚度为0.5μm-2μm。
4.根据权利要求1所述的一种高功率脉宽可调谐半导体激光光源模块，其特征在于采用一块偏振合束棱镜与一个自聚焦透镜组合使用，把合束之后的激光耦合进光纤里面。
5.根据权利要求1所述的一种高功率脉宽可调谐半导体激光光源模块，其特征在于，利用光电集成封装技术，把激光驱动控制与激光器集成封装到一块陶瓷驱动电路基板上。
6.根据权利要求1所述的一种高功率脉宽可调谐半导体激光光源模块，其特征在于，激光器芯片所激发的波长为915nm、940nm、976nm、980nm中任意一种。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910369648.9A CN109980498A (zh) | 2019-05-06 | 2019-05-06 | 一种高功率脉宽可调谐半导体激光器模块 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910369648.9A CN109980498A (zh) | 2019-05-06 | 2019-05-06 | 一种高功率脉宽可调谐半导体激光器模块 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109980498A true CN109980498A (zh) | 2019-07-05 |
Family
ID=67072834
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910369648.9A Pending CN109980498A (zh) | 2019-05-06 | 2019-05-06 | 一种高功率脉宽可调谐半导体激光器模块 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109980498A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111290089A (zh) * | 2020-04-14 | 2020-06-16 | 东莞铭普光磁股份有限公司 | 一种多波长耦合光发射装置 |
| CN112415674A (zh) * | 2020-11-20 | 2021-02-26 | 腾讯科技（深圳）有限公司 | 光纤与触觉传感器的耦合方法、装置、设备及存储介质 |
| CN114400507A (zh) * | 2021-12-07 | 2022-04-26 | 杭州晟创激光科技有限公司 | 一种可调脉宽半导体蓝光激光器模块的实现方法 |
-
2019
- 2019-05-06 CN CN201910369648.9A patent/CN109980498A/zh active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111290089A (zh) * | 2020-04-14 | 2020-06-16 | 东莞铭普光磁股份有限公司 | 一种多波长耦合光发射装置 |
| CN112415674A (zh) * | 2020-11-20 | 2021-02-26 | 腾讯科技（深圳）有限公司 | 光纤与触觉传感器的耦合方法、装置、设备及存储介质 |
| CN112415674B (zh) * | 2020-11-20 | 2022-04-22 | 腾讯科技（深圳）有限公司 | 光纤与触觉传感器的耦合方法、装置、设备及存储介质 |
| CN114400507A (zh) * | 2021-12-07 | 2022-04-26 | 杭州晟创激光科技有限公司 | 一种可调脉宽半导体蓝光激光器模块的实现方法 |
| CN114400507B (zh) * | 2021-12-07 | 2023-06-30 | 杭州晟创激光科技有限公司 | 一种可调脉宽半导体蓝光激光器模块的实现方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109980498A (zh) | 一种高功率脉宽可调谐半导体激光器模块 | |
| CN104201557B (zh) | 一种可调激光器的封装结构及其封装方法 | |
| WO2017071057A1 (zh) | 一种激光器与光栅耦合器的封装结构及其方法 | |
| CN104570236A (zh) | 高速蝶形封装光发射器组件 | |
| CN104534421A (zh) | 高光功率密度led光源模块 | |
| CN105182548A (zh) | 一种便于光纤整形的高性能半导体激光器及其封装方法 | |
| CN107017545A (zh) | 一种提高Nd:YAG激光器输出特性的方法及装置 | |
| CN201829809U (zh) | 带有多种检测传感器和保护装置的半导体激光器模块 | |
| CN102520491A (zh) | 光发射器组件及其制作方法 | |
| CN208283580U (zh) | 反射透镜、激光发射器、光发射组件及光发射接收组件 | |
| CN110888206A (zh) | 一种硅光芯片与激光器的封装结构及封装方法 | |
| CN110137803A (zh) | 一种激光器（vcsel）封装结构 | |
| CN102315586A (zh) | 带有多种检测传感器和保护装置的半导体激光器模块 | |
| CN103944062A (zh) | 一种单芯片光纤耦合输出的半导体激光器 | |
| CN205122992U (zh) | 一种双端光纤耦合输出的半导体激光器结构 | |
| CN205122993U (zh) | 一种双端光纤耦合输出的半导体激光器 | |
| CN114400507B (zh) | 一种可调脉宽半导体蓝光激光器模块的实现方法 | |
| CN203415814U (zh) | 一种大功率激光模组 | |
| WO2022116630A1 (zh) | 光源装置 | |
| CN102480101A (zh) | 发光二极管泵浦的激光装置 | |
| CN212586603U (zh) | 一种扩束光纤耦合装置 | |
| CN211180308U (zh) | 一种大功率脉冲尾纤激光器组件 | |
| US9525263B2 (en) | Laser diode side pumping of an elongated solid-state laser without focusing/optics | |
| CN204613454U (zh) | 基于半导体激光器集成的半导体光学器件 | |
| CN105161972A (zh) | 一种光纤输出大功率半导体激光器模块 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20190705 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |