CN112859258B - 一种一体化设计激光雷达巴条光纤耦合模块 - Google Patents

一种一体化设计激光雷达巴条光纤耦合模块 Download PDF

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Abstract

本发明属于激光技术领域，具体涉及一种一体化设计激光雷达巴条光纤耦合模块。包括底座、电极、发光芯片、快轴准直镜及光纤阵列，其中底座为阶梯结构，底座的第一台阶上设置电极和发光芯片，电极与发光芯片连接；底座作为负极，可接入印制电路板；快轴准直镜和光纤阵列沿发光芯片发射的激光光路设置于底座的第二台阶上；发光芯片射出的激光经快轴准直镜准直后，耦合进入光纤阵列的入射侧，再由光纤阵列的出射侧输出激光。本发明采用一体化设计，可对发光芯片实现单点或多点控制，采用自然冷却即可满足散热需求，具有高集成度、低成本优点，根据不同需求可自由组合设计多耦合模块。

Description

一种一体化设计激光雷达巴条光纤耦合模块
技术领域
本发明属于激光技术领域，具体涉及一种一体化设计激光雷达巴条光纤耦合模块。
背景技术
激光雷达工作原理是向目标发射探测激光束,然后将接收到的从目标反射回来的目标回波与发射信号进行比较,作适当处理后,就可获得目标的距离、方位等有关信息。通常光学系统是由光学透镜、准直透镜以及激光源等光学器件组成。现有激光雷达中，将各光学器件作为独立元件进行安装定位，位置精度难以保证。或者光学系统设计方案复杂，包含多种光学透镜及结构件，组件安装过程困难，加工工艺难度较大，成本较高。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种一体化设计激光雷达巴条光纤耦合模块，以解决现有激光雷达组件安装过程困难，加工工艺难度较大及成本较高的问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种一体化设计激光雷达巴条光纤耦合模块，包括底座、电极、发光芯片、快轴准直镜及光纤阵列，其中底座为阶梯结构，所述底座的第一台阶上设置电极和发光芯片，所述电极与发光芯片连接；所述底座作为负极，可接入印制电路板；所述快轴准直镜和光纤阵列沿所述发光芯片发射的激光光路设置于所述底座的第二台阶上；所述发光芯片射出的激光经快轴准直镜准直后，耦合进入光纤阵列的入射侧，再由光纤阵列的出射侧输出激光。
在一种可能的实现方式中，所述底座的第一台阶上设有绝缘膜，所述绝缘膜上设有多个所述电极。
在一种可能的实现方式中，所述发光芯片的N面向下且与底座连接，实现负极连通；所述发光芯片的P面向上且通过引线将各发光点与各所述电极键合，实现正极导通。
在一种可能的实现方式中，所述电极的数量与所述发光芯片上的发光点数量相同，且多个所述电极与所述发光芯片上的各发光点一一对应，通过控制所述电极实现对所述发光芯片单点或多点控制。
在一种可能的实现方式中，所述底座的材料为纯铜。
在一种可能的实现方式中，所述底座的底部设置有焊接引脚，所述焊接引脚与所述印制电路板焊接。
在一种可能的实现方式中，所述底座的第二台阶上设有绝缘座，所述快轴准直镜和所述光纤阵列设置于所述绝缘座上。
在一种可能的实现方式中，所述绝缘座为台阶结构，所述快轴准直镜设置于所述绝缘座的第一台阶上，且与激光光路垂直；所述光纤阵列设置于所述绝缘座的第二台阶上。
在一种可能的实现方式中，所述快轴准直镜的入射端面与所述光纤阵列的入射端面之间的距离应满足L≤(D-d)/(2*tanα)，其中L为快轴准直镜入射端面与光纤阵列入射端面间距；D为光纤阵列内单只光纤芯径；d为发光芯片单只发光点宽度；α为快轴准直镜的出光快轴发散角。
在一种可能的实现方式中，所述光纤阵列包括上盖、底板及多个光纤，其中底板上设有多个光纤定位沟槽，多个光纤分别设置于各光纤定位沟槽内，所述上盖扣合于多个光纤的外侧且与所述底板密封连接。
本发明的优点及有益效果是：
本发明实施例提供的一种一体化设计激光雷达巴条光纤耦合模块，采用一体化、模块化设计，降低了装调难度，通过分电极控制，可实现对发光芯片单点或多点控制，采用自然冷却即可满足散热需求，具有高集成度、低成本优点，根据不同需求可自由组合设计多耦合模块。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为本发明一种一体化设计激光雷达巴条光纤耦合模块的等轴测图；
图2为本发明一种一体化设计激光雷达巴条光纤耦合模块的侧视图；
图3为本发明中光纤阵列耦合示意图；
图4为本发明一实施例中光纤阵列的端面示意图；
图5为本发明另一实施例中光纤阵列的端面示意图；
图6为本发明第三实施例中光纤阵列的端面示意图。
图中：101为底座，102为绝缘座，103为发光芯片，104为快轴准直镜，106为电极，107为绝缘膜，108为引线，109为焊接引脚，110为光纤阵列，111为上盖，112为底板，113为光纤，130为发光点，L为快轴准直镜入射端面与光纤阵列入射端面间距；D为光纤阵列内单只光纤芯径；d为发光芯片单只发光点宽度；α为快轴准直镜的出光快轴发散角。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明一实施例提供的一种一体化设计激光雷达巴条光纤耦合模块，采用一体化设计，可对发光芯片实现单点或多点控制，采用自然冷却即可满足散热需求，具有高集成度、低成本优点，根据不同需求可自由组合设计多耦合模块。参见图1、图2所示，该一体化设计激光雷达巴条光纤耦合模块，包括底座101、电极106、发光芯片103、快轴准直镜104及光纤阵列110，其中底座101为阶梯结构，底座101的第一台阶上设置电极106和发光芯片103，电极106与发光芯片103连接；底座101作为负极，可接入印制电路板，实现电气连通；快轴准直镜104和光纤阵列110沿发光芯片103发射的激光光路设置于底座101的第二台阶上；发光芯片103射出的激光经快轴准直镜104准直后，耦合进入光纤阵列110的入射侧，再由光纤阵列110的出射侧输出激光。
参见图1、图2所示，本发明的实施例中，底座101的第一台阶上设有绝缘膜107，绝缘膜107上设有多个电极106。发光芯片103的N面向下且与底座101连接，实现负极连通；发光芯片103的P面向上且通过引线108将各发光点与各电极106键合，实现正极导通。
具体地，发光芯片103的N面通过铟焊料烧结在底座101上。引线108可为金线或铝线，引线108的数量及直径根据功率大小而定，满足载流量即可。
本发明的实施例中，电极106的数量与发光芯片103上的发光点数量相同，且多个电极106与发光芯片103上的各发光点一一对应。本实施例中，发光芯片103包含并列排列的8个发光点，且各发光点的激光发射方向一致。对应电极106的数量即为8根，8根电极106也是并列排列，通过部分电极106控制实现对发光芯片103单点或多点控制。
本实施例中，底座101的材料为纯铜，外表面可镀金。进一步地，底座101的底部设置有焊接引脚109，焊接引脚109与印制电路板焊接。
具体地，焊接引脚109与底座101可一体化加工，也可通过焊接组为一体，通过焊接引脚109与焊盘铺铜连接，可将底座101焊接在印制电路板上，实现与负极导通。也可不设置焊接引脚109，采用回流焊将底座101整体直接焊在印制电路板上。底座101通过自然冷却，也可以在印制电路板上开设散热过孔进行散热。
在上述实施例的基础上，参见图1、图2所示，底座101的第二台阶上设有绝缘座102，快轴准直镜104和光纤阵列110设置于绝缘座102上。
本发明的实施例中，绝缘座102为台阶结构，快轴准直镜104设置于绝缘座102的第一台阶上，且与激光光路垂直；光纤阵列110设置于绝缘座102的第二台阶上。
优选地，快轴准直镜104的出射端面与光纤阵列110的入射端面之间的距离理论上应为无限近。参见图3所示，按照发光芯片103上发光点130的尺寸及光纤阵列110中光纤芯径计算，快轴准直镜104的入射端面与光纤阵列110的入射端面之间的距离应满足L≤(D-d)/(2*tanα)，可以有效防止光束间干涉，使得大部分光能耦合进入光纤。其中，L为快轴准直镜入射端面与光纤阵列入射端面间距；D为光纤阵列内单只光纤芯径；d为发光芯片单只发光点宽度；α为快轴准直镜的出光快轴发散角。
参见图4、图5、图6所示，本发明的实施例中，光纤阵列110包括上盖111、底板112及多个光纤113，其中底板112上设有多个光纤定位沟槽，多个光纤113分别设置于各光纤定位沟槽内，上盖111扣合于多个光纤113的外侧且与底板112密封连接。光纤阵列110具有光路耦合端面，光纤113前端露出部分与端面齐平。
具体地，底板112上的光纤定位沟槽可为V形、U形或梯形，参见图4、图5、图6所示。上盖111将光纤113压入光纤定位沟槽，通过耐热胶将上盖111、底板112和光纤113气密性固定，其中上盖111和底板112可为石英材质。参见图1、图2所示，底板112存在过渡台阶，过渡台阶角度为145度，光纤113的后段通过粘合剂与底板112固定。
本实施例中，底座101及底板112上设置不同高度的台阶，使底座101上的各部件对齐，设置台阶的高度要保证发光芯片103的发射激光射入快轴准直镜104的入射端，快轴准直镜104的出射端射出的激光束射入光纤阵列110的入射侧。
本发明提供的一种一体化设计激光雷达巴条光纤耦合模块，简化了光学系统设计，组件采用一体化设计，降低了装调难度，由于体积较小，可灵活组合设计形成多耦合模块，具有较高的集成度，可对发光芯片实现单点或多点控制，另外模块无需额外散热部件，自然冷却即可满足要求，具有低成本优点。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种一体化设计激光雷达巴条光纤耦合模块，其特征在于，包括底座(101)、电极(106)、发光芯片(103)、快轴准直镜(104)及光纤阵列(110)，其中底座(101)为阶梯结构，所述底座(101)的第一台阶上设置电极(106)和发光芯片(103)，所述电极(106)与发光芯片(103)连接；所述底座(101)作为负极，可接入印制电路板；
所述快轴准直镜(104)和光纤阵列(110)沿所述发光芯片(103)发射的激光光路设置于所述底座(101)的第二台阶上；所述发光芯片(103)射出的激光经快轴准直镜(104)准直后，耦合进入光纤阵列(110)的入射侧，再由光纤阵列(110)的出射侧输出激光；
所述快轴准直镜(104)的入射端面与所述光纤阵列(110)的入射端面之间的距离应满足L≤(D-d)/(2*tanα)，其中L为快轴准直镜入射端面与光纤阵列入射端面间距；D为光纤阵列内单只光纤芯径；d为发光芯片单只发光点宽度；α为快轴准直镜的出光快轴发散角。
2.根据权利要求1所述的一体化设计激光雷达巴条光纤耦合模块，其特征在于，所述底座(101)的第一台阶上设有绝缘膜(107)，所述绝缘膜(107)上设有多个所述电极(106)。
3.根据权利要求2所述的一体化设计激光雷达巴条光纤耦合模块，其特征在于，所述发光芯片(103)的N面向下且与底座(101)连接，实现负极连通；所述发光芯片(103)的P面向上且通过引线(108)将各发光点与各所述电极(106)键合，实现正极导通。
4.根据权利要求3所述的一体化设计激光雷达巴条光纤耦合模块，其特征在于，所述电极(106)的数量与所述发光芯片(103)上的发光点数量相同，且多个所述电极(106)与所述发光芯片(103)上的各发光点一一对应，通过控制所述电极(106)实现对所述发光芯片(103)单点或多点控制。
5.根据权利要求1所述的一体化设计激光雷达巴条光纤耦合模块，其特征在于，所述底座(101)的材料为纯铜。
6.根据权利要求5所述的一体化设计激光雷达巴条光纤耦合模块，其特征在于，所述底座(101)的底部设置有焊接引脚(109)，所述焊接引脚(109)与所述印制电路板焊接。
7.根据权利要求1所述的一体化设计激光雷达巴条光纤耦合模块，其特征在于，所述底座(101)的第二台阶上设有绝缘座(102)，所述快轴准直镜(104)和所述光纤阵列(110)设置于所述绝缘座(102)上。
8.根据权利要求7所述的一体化设计激光雷达巴条光纤耦合模块，其特征在于，所述绝缘座(102)为台阶结构，所述快轴准直镜(104)设置于所述绝缘座(102)的第一台阶上，且与激光光路垂直；所述光纤阵列(110)设置于所述绝缘座(102)的第二台阶上。
9.根据权利要求1所述的一体化设计激光雷达巴条光纤耦合模块，其特征在于，所述光纤阵列(110)包括上盖(111)、底板(112)及多个光纤(113)，其中底板(112)上设有多个光纤定位沟槽，多个光纤(113)分别设置于各光纤定位沟槽内，所述上盖(111)扣合于多个光纤(113)的外侧且与所述底板(112)密封连接。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114137656A (zh) * 2021-11-18 2022-03-04 深圳市艾德光子有限公司 硅光器件及光传输设备

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1910489A (zh) * 2004-01-28 2007-02-07 株式会社东芝 激光入射光学装置
CN201203679Y (zh) * 2007-12-27 2009-03-04 王仲明 一种多路半导体激光耦合入单根光纤的结构
CN101825749A (zh) * 2010-05-17 2010-09-08 西安炬光科技有限公司 一种基于半导体激光微型巴条的光纤耦合模块
CN202004317U (zh) * 2011-04-25 2011-10-05 山东华光光电子有限公司 一种高功率脉冲半导体激光器模组
CN106911074A (zh) * 2017-03-04 2017-06-30 海特光电有限责任公司 一种可实现发光单元独立控制的半导体激光器
CN108666869A (zh) * 2017-03-29 2018-10-16 山东华光光电子股份有限公司 一种红光大功率激光模组及其组装方法
CN109950789A (zh) * 2019-04-11 2019-06-28 江苏天元激光科技有限公司 一种激光巴条的电极焊接结构
CN111900612A (zh) * 2020-08-24 2020-11-06 武汉振光科技有限公司 一种微型集成多通道发光可控的半导体激光阵列光源

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9891384B2 (en) * 2014-11-07 2018-02-13 Corning Optical Communications LLC Systems and methods for multiple-pass stripping of an optical fiber coating

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1910489A (zh) * 2004-01-28 2007-02-07 株式会社东芝 激光入射光学装置
CN201203679Y (zh) * 2007-12-27 2009-03-04 王仲明 一种多路半导体激光耦合入单根光纤的结构
CN101825749A (zh) * 2010-05-17 2010-09-08 西安炬光科技有限公司 一种基于半导体激光微型巴条的光纤耦合模块
CN202004317U (zh) * 2011-04-25 2011-10-05 山东华光光电子有限公司 一种高功率脉冲半导体激光器模组
CN106911074A (zh) * 2017-03-04 2017-06-30 海特光电有限责任公司 一种可实现发光单元独立控制的半导体激光器
CN108666869A (zh) * 2017-03-29 2018-10-16 山东华光光电子股份有限公司 一种红光大功率激光模组及其组装方法
CN109950789A (zh) * 2019-04-11 2019-06-28 江苏天元激光科技有限公司 一种激光巴条的电极焊接结构
CN111900612A (zh) * 2020-08-24 2020-11-06 武汉振光科技有限公司 一种微型集成多通道发光可控的半导体激光阵列光源

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