CN113794108A - 一种光纤耦合半导体激光器 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例属于半导体激光器技术领域，涉及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：激光模组、聚焦系统和光纤，激光模组包括发光单元组和第一光学元件组，发光单元组包括N个发射不同波长激光束的发光单元，同一组的N个发光单元均位于同一平面上；第一光学元件组包括N个能够反射特定波长激光的第一光学元件，第一光学元件与发光单元一一对应设置，N个第一光学元件沿激光束的反射方向排列，第一光学元件能够透射出从同一组的第一光学元件反射出来的激光束；聚焦系统和所述光纤依次设置在所述多波长激光的出射光路上。本申请提供的技术方案能够使N个不同波长的激光束共同进入光纤，以实现高功率密度输出。
Description
技术领域
本申请涉及半导体激光器技术领域，更具体地，涉及一种光纤耦合半导体激光器。
背景技术
半导体激光器在激光通信、光存储、光陀螺、激光打印、测距以及雷达等领域获得了较为广泛的应用。而光纤耦合半导体激光器是一种将半导体激光器里发射出来的激光射入到光纤中，由光纤输出激光的一种工业机器。
光纤耦合半导体激光器具有体积小，电光转换效率高等优点，常被直接用于工业、医疗、军事等领域，也常用作光纤激光器的泵浦源。随着工业的发展，对光纤耦合半导体激光器的体积小型化、高功率和高功率密度，高转换效率，波长多样化等方向有了更高的要求。
现有的光纤耦合半导体激光器只能实现单一波长合束以提高功率密度，而且依然普遍存在功率密度过低的问题。
发明内容
本申请实施例所要解决的技术问题是现有的光纤耦合半导体激光器存在波长单一且功率密度低的问题。
为了解决上述技术问题，本申请实施例提供一种光纤耦合半导体激光器，采用了如下所述的技术方案：
该光纤耦合半导体激光器，包括：
激光模组、聚焦系统和光纤，
所述激光模组包括至少一个发光单元组和至少一个第一光学元件组，
所述发光单元组包括N个发射不同波长激光束的发光单元，同一组的N个发光单元均位于同一平面上；
所述第一光学元件组包括N个能够反射特定波长激光的第一光学元件，所述第一光学元件与所述发光单元一一对应设置，所述第一光学元件用于反射对应的发光单元发出的激光束，N个所述第一光学元件沿激光束的反射方向排列，所述第一光学元件能够透射出从同一组的第一光学元件反射出来的激光束，使N个不同波长的激光束组成多波长激光，其中，N为大于或等于2的整数；
所述聚焦系统和所述光纤依次设置在所述多波长激光的出射光路上，所述聚焦系统用于将所述多波长激光进行合束并聚焦到所述光纤上，所述光纤用于输出合束后的多波长激光束。
进一步的，所述激光模组还包括第一反射镜，所述第一反射镜设置在所述多波长激光的出射光路上，所述第一反射镜与所述第一光学元件组对应设置，用于将所述多波长激光的初始出射方向改变为第二出射方向，使所述多波长激光沿第二出射方向进入到所述聚焦系统。
进一步的，所述光纤耦合半导体激光器包括沿第一方向排列的M个激光模组，M个激光模组分别位于M个台阶上，M个台阶的高度沿第一方向递减，其中，M为大于或等于2的整数，所述第一方向与所述多波长激光的第二出射方向相同。
进一步的，所述光纤耦合半导体激光器包括沿第二方向排列的两个激光模组，沿第二方向排列的两个激光模组位于同一台阶上，位于同一台阶上的两个激光模组之间设有激光通道，所述第一反射镜设置在所述激光通道上，所述两个激光模组的第一光学元件所组成的多波长激光均向所述激光通道方向发射，并分别由对应的第一反射镜反射后沿激光通道传输到聚焦系统，位于同一台阶上的第一反射镜在激光通道上互为错位设置，所述第二方向平行于所述多波长激光的初始出射方向。
进一步的，所述光纤耦合半导体激光器还包括第二反射镜，所述第二反射镜与所述第一反射镜对应设置，用于将所述多波长激光的第二出射方向改变为第三出射方向，使所述多波长激光沿第三出射方向进入到所述聚焦系统。
进一步的，所述激光模组包括两个发光单元组和分别与两个发光单元组对应设置两个第一光学元件组，两个所述发光单元组中的发光单元为对向且错位设置，两个所述第一光学元件组中的光学元件为错位设置。
进一步的，所述激光模组包括至少一个第二光学元件组和至少一个第三光学元件组，所述第二光学元件组包括N个第二光学元件，所述第三光学元件组包括N个第三光学元件，所述第二光学元件和第三光学元件设置在所述发光单元与所述第一光学元件之间，所述第二光学元件和所述第三光学元件分别与所述发光单元一一对应设置，所述第二光学元件和第三光学元件分别用于调整激光束在快轴方向和慢轴方向的发散角度。
进一步的，所述第二光学元件为快轴准直透镜，所述第三光学元件为慢轴准直透镜。
进一步的，所述第一光学元件为二向色镜或反射光栅。
进一步的，所述聚焦系统包括偏振合束装置和聚焦透镜，所述偏振合束装置和所述聚焦透镜依次设置在所述多波长激光的出射光路上，所述多波长激光经过所述偏振合束装置进行合束后，再由所述聚焦透镜聚焦到所述光纤的端面上。
与现有技术相比，本申请实施例主要有以下有益效果：本申请通过在一个发光单元组中设置N个发光单元，以发射不同波长的激光，再设置对特定波长具有反射功能以及对特定波长具有透射功能的第一光学元件，以对该第一光学元件所对应的发光单元所发射出来的激光束进行反射，并透射出同组的第一光学元件反射出来的激光束，以实现N个不同波长的激光束共同进入到聚焦系统进行合束并聚焦，从而达到光纤耦合多波长激光的目的。本申请能够实现光纤的多波长激光输出，且将多个波长激光合束后，能够大大提高激光器的出光功率密度，实现了高亮度输出。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的实施例一所述光纤耦合半导体激光器的结构示意图；
图2是图1所示光纤耦合半导体激光器的光路结构示意图；
图3是图1所示光纤耦合半导体激光器组成多波长激光的原理示意图，图中箭头的指向为光线的传播方向；
图4是本发明提供的实施例二所述光纤耦合半导体激光器的结构示意图；
图5是图4所示光纤耦合半导体激光器的一部分光路结构示意图；
图6是图4中J处的局部放大图；
图7是图6所示光纤耦合半导体激光器的光路结构示意图。
附图标记：
A、第一激光模组；B、第二激光模组；C、第三激光模组；D、第四激光模组；E、第五激光模组；F、第六激光模组；G、第七激光模组；H、第八激光模组
110、发光单元；1101、第一激光芯片；1102、第二激光芯片；1103、第三激光芯片；1104、第四激光芯片；1105、第五激光芯片；1106、第六激光芯片；1107、第七激光芯片；1108、第八激光芯片；1109、第九激光芯片；1110、第十激光芯片；1111、第十一激光芯片；1112、第十二激光芯片；1113、第十三激光芯片；1114、第十四激光芯片；
120、第一光学元件；1201、第一个二向色镜；1202、第二个二向色镜；1203、第三个二向色镜；1204、第四个二向色镜；1205、第五个二向色镜；1206、第六个二向色镜；1207、第七个二向色镜；1208、第八个二向色镜；1209、第九个二向色镜；1210、第十个二向色镜；1211、第十一个二向色镜；1212、第十二个二向色镜；1213、第十三个二向色镜；1214、第十四个二向色镜；
130、第一反射镜；140、第二光学元件；150、第三光学元件；200、第二反射镜；310、偏振合束装置；320、聚焦透镜；400、光纤；500、半波片。
具体实施方式
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
本申请实施例提供一种光纤耦合半导体激光器，参阅图1至图3，所述光纤耦合半导体激光器包括激光模组、聚焦系统和光纤400。
激光模组包括至少一个发光单元组和至少一个第一光学元件组。发光单元组包括N个发射不同波长激光束的发光单元110，同一组的N个发光单元110均位于同一平面上。
第一光学元件组包括N个能够反射特定波长激光的第一光学元件120，所述第一光学元件120与发光单元110一一对应设置，第一光学元件120用于反射对应的发光单元110发出的激光束。N个第一光学元件120沿激光束的反射方向排列，第一光学元件120能够透射出从同一组的第一光学元件120反射出来的激光束，使N个不同波长的激光束组成多波长激光，其中，N为大于或等于2的整数。
聚焦系统和光纤400依次设置在多波长激光的出射光路上。聚焦系统用于将多波长激光进行合束并聚焦到光纤400上，光纤400用于输出合束后的多波长激光束。
可以理解的，该的工作原理如下：
同一发光单元组中的N个发光单元110发出不同波长的激光束，激光束通过与该发光单元110对应的第一光学元件120反射后，当激光束的反射方向上没有其他第一光学元件120时，则直接出射，当激光束的反射方向上有其他第一光学元件120时，激光束从位于其反射方向上的其他第一光学元件120透射出去，从而实现由多个不同波长的激光束组成的多波长激光。多波长激光进过聚焦系统进行合束和聚焦后进入光纤400，由光纤400输出合束后的多波长激光束。
综上，与现有技术相比，该光纤耦合半导体激光器至少具有以下技术效果：
本申请通过在一个发光单元组中设置N个发光单元110，以发射不同波长的激光，再设置对特定波长具有反射功能以及对特定波长具有透射功能的第一光学元件120，以对该第一光学元件120所对应的发光单元110所发射出来的激光束进行反射，并透射出同组的第一光学元件120反射出来的激光束，以实现N个不同波长的激光束共同进入到聚焦系统进行合束并聚焦，从而达到光纤400耦合多波长激光的目的。本申请能够实现光纤400的多波长激光输出，且将多个波长激光合束后，能够大大提高激光器的出光功率密度，实现了高亮度输出。
需要说明的是，本申请中的“多波长激光”可以是N个不同波长的激光束交汇形成的一束包含有多个波长的激光，也可以是多束不同波长的激光。具体的，上述两种多波长激光情况的形成取决于激光束在第一光学元件120上反射以及透射的位置：当N个激光束在第一光学元件120上的反射位置与其他激光束穿过第一光学元件120的透射位置均重合时，N个不同波长的激光束能够交汇形成的一束包含有多个波长的激光；当N个激光束在第一光学元件120上的反射位置与其他激光束穿过第一光学元件120的透射位置不完全重合时，N个不同波长的激光束不完全交汇，从而组成多束不同波长的激光。本申请对于“多波长激光”的组成方式不作具体限制。
需要说明的是，本申请中的“位于同一平面”指同组的发光单元110、同组的第一光学元件120始终设置在同一高度上，使同组发光单元110相互之间不存在高度差，同组的第一光学元件120相互之间不存在高度差。即当激光器为竖直放置时，“位于同一平面”是指同组的发光单元110、同组的第一光学元件120位于同一竖直平面上；当激光器为水平放置时，同组的发光单元110、同组的第一光学元件120位于同一水平面上。
具体的，所述第一光学元件120与所述激光束的出射方向的夹角为45°，使第一光学元件120反射激光束时，激光束的入射角和反射角均为45°。
一个实施例中，激光模组还包括第一反射镜130，第一反射镜130设置在多波长激光的出射光路上，第一反射镜130与所述第一光学元件组对应设置，用于将多波长激光的初始出射方向改变为第二出射方向，使多波长激光沿第二出射方向进入到聚焦系统。需要说明的是，多波长激光的初始出射方向是指N个不同波长激光束经第一光学元件120反射后的出射方向。
一个实施例中，参阅图4至图7,光纤耦合半导体激光器包括沿第一方向排列的M个激光模组，M个激光模组分别位于M个台阶上，M个台阶的高度沿第一方向递减，其中，M为大于或等于2的整数，所述第一方向与所述多波长激光的第二出射方向相同。
具体的，由于M个激光模组中，至少包括M个第一光学元件组和对应的M个第一反射镜130，M个第一反射镜130在M个逐级递减的台阶上，使M个第一反射镜130所处的高度逐级递减，从而使M个第一反射镜130即使沿多波长激光的第二出射方向排列，也不会对多波长激光产生遮挡。
本实施例中，通过在第一方向排列M个激光模组，使光纤400能够耦合N·M个发光单元110的所发出的激光束，且所处高度逐级递减的M个第一反射镜130能够使M个多波长激光均沿第二出射方向出射，同时不会对激光产生遮挡，使激光器更加紧凑的同时，能够让更多激光束能够进入到聚焦系统中，以提高激光器的出光功率密度。
本实施例中，光纤耦合半导体激光器包括沿第二方向排列的两个激光模组，沿第二方向排列的两个激光模组位于同一台阶上，位于同一台阶上的两个激光模组之间设有激光通道，第一反射镜130设置在激光通道上，两个激光模组的第一光学元件120所组成的多波长激光均向激光通道方向发射，并分别由对应第一反射镜130反射后沿激光通道传输到聚焦系统，位于同一台阶上的第一反射镜130在激光通道上互为错位设置，第二方向平行于所述多波长激光的初始出射方向。
可以理解的，沿第二方向排列的两个激光模组位于同一台阶上，即沿第二方向排列的两个激光模组处于同一高度上，位于同一台阶上的第一光学元件120分别对应的第一反射镜130在激光通道上互为错位设置，即位于同一台阶上的第一反射镜130均为错位设置，从而保证同一高度位置上的多个第一反射镜130不会相互遮挡到多波长激光在激光通道中的传输。本实施例采用同一台阶上的两个激光模组的第一光学元件所组成的多波长激光均向激光通道方向发射，实现同一台阶上的两个激光模组共用一个激光通道，使一个台阶上可以同时设置2·N个发光单元110，从而能够实现更多激光束的合束，且结构更加紧凑。
一个实施例中，参阅图4至图7，所述光纤耦合半导体激光器还包括第二反射镜200，第二反射镜200设置在第一反射镜130和聚焦系统之间，用于将多波长激光的第二出射方向改变为第三出射方向，使多波长激光沿第三出射方向进入到聚焦系统。本实施例中，第一光学元件与激光束的入射方向水平的夹角呈45°，使激光束的反射方向垂直于激光束的入射方向。第一反射镜与多波长激光的初始出射方向的夹角呈45°，使多波长激光的第二出射方向垂直于多波长激光的初始出射方向，第二反射镜与多波长激光的第二出射方向的夹角呈45°，使多波长激光的第三出射方向垂直于多波长激光的第二出射方向。
在本实施例中，当激光通道上设有多个错位设置的第一反射镜130时，第二反射镜200可以只与其中一部分的第一反射镜130对应设置，以将改变该部分多波长激光的出射方向，另外一部分的第一反射镜130可以直接将多波长激光直接反射进入到聚焦系统。本申请设置第二反射镜200可以解决第一反射镜130在错位设置时，所反射的多波长激光的照射位置不同的问题，通过第二反射镜200可以进一步调整多波长激光的出射路径，保证多波长激光能够全部进入到聚焦系统中。
本实施例中，所述第二反射镜200和所述聚焦系统之间还设有半波片500。
一个实施例中，激光模组包括第一发光单元组、第二发光单元组、分别与第一发光单元组和第二发光单元组对应设置两个第一光学元件组，第一发光单元组中的发光单元110和第二发光单元组中的发光单元110为对向且错位设置，两个所述第一光学元件组中的光学元件为错位设置。
具体的，一个激光模组中包括第一发光单元组和第二发光单元组，而第一发光单元组和第二发光单元组中均包括N个发光单元110，即一个激光模组中包含有2·N个发光单元110，进一步增加了合束的激光束数量，提高了激光器的功率密度。其中，第一发光单元组中的发光单元110所发射的波长可以与第二发光单元组中的发光单元110所发射的相同，也可以不同，当两个发光单元组的波长不同时，可以实现更多不同波长激光的合束。
与现有技术相比，本申请通过设置能够透射预设波长范围激光束，且同时能够反射预设波长范围激光束的第一光学元件120，使同一激光模组中的两组发光单元110可以均设置在同一平面上，两组发光单元110对向且错位设置，一方面可以保证同组发光单元110之间有足够的散热空间，另一方面可以充分利用发光单元110与第一光学元件120之间所占用的空间距离，从而实现在占用更小的空间面积的同时，能够得到更高的功率密度。
一个实施例中，激光模组包括至少一个第二光学元件组和至少一个第三光学元件组，第二光学元件组包括N个第二光学元件140，第三光学元件组包括N个第三光学元件150，第二光学元件140和第三光学元件150设置在发光单元110与所述第一光学元件120之间，第二光学元件140和第三光学元件150分别与发光单元110一一对应设置，第二光学元件140和第三光学元件150分别用于调整激光束在快轴方向和慢轴方向的发散角度。
具体的，发光单元110发出的激光束依次经过第二光学元件140、第三光学元件150，或依次经过第三光学元件150、第二光学元件140后，由第一光学元件120对激光束进行反射。
本实施例中，第二光学元件140为快轴准直透镜，第三光学元件150为慢轴准直透镜。具体的，快轴准直透镜用于压缩激光束在快轴方向上的发散角，慢轴准直透镜用于压缩激光束在慢轴方向上的发散角，使激光束能够准直照射到第一光学元件120上，保证激光束具有较小的发散角，以提高激光束的利用率。
一些实施例中，第二光学元件140和第三光学元件150均为镀有增透膜的透镜。该增透膜用于增加透镜对特定激光波长段的透光量。第二光学元件140和第三光学元件150所对应发光单元110所发射的激光波长落入该特定激光波长段范围。从而进一步提供第二光学元件140和第三光学元件150对激光束的透光量，减少激光功率的损耗。
本实施例中，第一光学元件120为二向色镜或反射光栅。具体的，二向色镜和反射光栅均能够透射预设波长范围的激光束，并反射预设波长范围以外的激光束。由于同一组的N个二向色镜或反射光栅所能透射的预设波长范围不同，故二向色镜或反射光栅能够实现在反射所对应发光单元110发射的在预设波长范围外的激光束的同时，透射出其他波长的激光束。其中，同一组的二向色镜或反射光栅所能透射的预设波长范围不同，以适应发射不同波长激光的发光单元110。
一个实施例中，聚焦系统包括偏振合束装置310和聚焦透镜320，偏振合束装置310和聚焦透镜320依次设置在多波长激光的出射光路上，多波长激光经过偏振合束装置310进行合束后，再由聚焦透镜320聚焦到光纤400的端面上。
本实施例中，聚焦透镜320为镀有特定激光波长增透膜的单非球面透镜或双柱面透镜。光纤400为镀有特定激光波长增透膜或镀有特定激光波长的抗反射膜的多模光纤400。
本实施例中，发光单元110为激光芯片。激光芯片为波长锁定芯片。在另外一些实施方式中，发光单元110还可以是设置有体布拉格光栅的非波长锁定芯片，该体布拉格光栅用于对非波长锁定芯片所发射的激光束进行波长锁定。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例一
参阅图1至图3，光纤耦合半导体激光器设有一个激光模组、聚焦系统和光纤400。
该激光模组中设有一个发光单元组和对应的一个二向色镜组。一个发光单元组中含有7个发光单元110(N＝7)，分别为第一激光芯片1101、第二激光芯片1102、第三激光芯片1103、第四激光芯片1104、第五激光芯片1105、第六激光芯片1106和第七激光芯片1107。一个二向色镜组中包括7个二向色镜，分别为与第一激光芯片1101对应的第一个二向色镜1201、与第二激光芯片1102对应的第二个二向色镜1202、与第三个激光芯片对应的第三个二向色镜1203、与第四个激光芯片对应的第四个二向色镜1204、与第五个激光芯片对应的第五个二向色镜1205、与第六个激光芯片对应的第六个二向色镜1206、与第七个激光芯片对应的第七个二向色镜1207。
第一个二向色镜1201的透射波长范围为443.5-449.5nm；第二个二向色镜1202的透射波长范围为444.5-450.5nm；第三个二向色镜1203的透射波长范围为445.5-451.5nm；第四个二向色镜1204的透射波长范围为446.5-452.5nm；第五个二向色镜1205的透射波长范围为447.5-453.5nm；第六个二向色镜1206的透射波长范围为448.5-454.5nm；第七个二向色镜1207的透射波长范围为449.5-455.5nm。
第一激光芯片1101发射的激光波长为443nm，第二激光芯片1102发射的激光波长为444nm，第三激光芯片1103发射的激光波长为445nm，第四激光芯片1104发射的激光波长为446nm，第五激光芯片1105发射的激光波长为447nm，第六激光芯片1106发射的激光波长为448nm，第七激光芯片1107发射的激光波长为449nm。
第一个激光芯片发射的激光经过第一个二向色镜1201反射后，第一反射镜130反射出去。
第二个激光芯片发射的激光经过第二个二向色镜1202反射后，经过第一个二向色镜1201透射后由第一反射镜130反射出去。
第三个激光芯片发射的激光经过第三个二向色镜1203反射后，依次经过第二个二向色镜1202、第一个二向色镜1201透射后由第一反射镜130反射出去。
第四个激光芯片发射的激光经过第四个二向色镜1204反射后，依次经过第三个二向色镜1203、第二个二向色镜1202、第一个二向色镜1201透射后由第一反射镜130反射出去。
第五个激光芯片发射的激光经过第五个二向色镜1205反射后，依次经过第四个二向色镜1204、第三个二向色镜1203、第二个二向色镜1202、第一个二向色镜1201透射后由第一反射镜130反射出去。
第六个激光芯片发射的激光经过第六个二向色镜1206反射后，依次经过第五个二向色镜1205、第四个二向色镜1204、第三个二向色镜1203、第二个二向色镜1202、第一个二向色镜1201透射后由第一反射镜130反射出去。
第七激光芯片1107发射的激光经过第七个二向色镜1207反射后，依次经过第六个二向色镜1206、第五个二向色镜1205、第四个二向色镜1204、第三个二向色镜1203、第二个二向色镜1202、第一个二向色镜1201透射后由第一反射镜130反射出去。
由第一反射镜130反射后的多波长激光依次经过偏振合束器和聚焦透镜320，由聚焦透镜320将合束后多波长激光的传输到光纤400的端面上。
实施例二
参阅图4至图7，光纤耦合半导体激光器设有8个激光模组、聚焦系统和光纤400。8个激光模组分别为第一激光模组A、第二激光模组B、第三激光模组C、第四激光模组D、第五激光模组E、第六激光模组F、第七激光模组G、第八激光模组H。
其中，8个激光模组按两排均匀排列，每排为4个激光模组(即M＝4)，即第一激光模组A、第三激光模组C、第五激光模组E和第七激光模组G位于同一排，且分别位于高度逐级递减的4个台阶上。第二激光模组B、第四激光模组D、第六激光模组F和第八激光模组H位于同一排，且分别位于高度逐级递减的4个台阶上。而第一激光模组A和第二激光模组B位于同一台阶上，第三激光模组C和第四激光模组D位于同一台阶上，第五激光模组E和第六激光模组F位于同一台阶上，第七激光模组G和第八激光模组H位于同一台阶上。激光通道两排的激光模组之间。
第一激光模组A、第二激光模组B、第三激光模组C、第四激光模组D、第五激光模组E、第六激光模组F、第七激光模组G和第八激光模组H发射的多波长激光进入聚焦系统合束后，传输到光纤400，由光纤400输出合束后的多波长激光束。
其中，第一激光模组A中设有第一发光单元组和第二发光单元组。第一发光单元组中含有7个发光单元110，分别为第一激光芯片1101、第二激光芯片1102、第三激光芯片1103、第四激光芯片1104、第五激光芯片1105、第六激光芯片1106和第七激光芯片1107(即N＝7)。第二发光单元组中含有7个发光单元110，分别为第八激光芯片1108、第九激光芯片1109、第十激光芯片1110、第十一激光芯片1111、第十二激光芯片1112、第十三激光芯片1113和第十四激光芯片1114。
其中，每个激光芯片的出光侧依次设有快轴准直透镜、慢轴准直透镜和二向色镜。第一激光芯片1101、第二激光芯片1102、第三激光芯片1103、第四激光芯片1104、第五激光芯片1105、第六激光芯片1106和第七激光芯片1107，分别与第八激光芯片1108、第九激光芯片1109、第十激光芯片1110、第十一激光芯片1111、第十二激光芯片1112、第十三激光芯片1113和第十四激光芯片1114错位设置。
第一发光单元组对应一个第一反射镜，第二发光单元对应一个第一反射镜，其中与第一发光单元组对应的第一反射镜，和与第二发光单元对应的第一反射镜为错位设置。
二向色镜透射预设波长范围的激光，并反射其他波长范围的激光。与第一激光芯片1101对应的第一个二向色镜1201的透射波长范围为443.5-449.5nm，与第二激光芯片1102对应的第二个二向色镜1202的透射波长范围为444.5-450.5nm，与第三激光芯片1103对应的第三个二向色镜1203的透射波长范围为445.5-451.5nm，与第四激光芯片1104对应的第四个二向色镜1204的透射波长范围为446.5-452.5nm，与第五激光芯片1105对应的第五个二向色镜1205的透射波长范围为447.5-453.5nm，与第六激光芯片1106对应的第六个二向色镜1206的透射波长范围为448.5-454.5nm，与第七激光芯片1107对应的第七个二向色镜1207的透射波长范围为449.5-455.5nm，与第八激光芯片1108对应的第八个二向色镜1208的透射波长范围为450.5-456.5nm，与第九激光芯片1109对应的第九个二向色镜1209的透射波长范围为451.5-457.5nm，与第十激光芯片1110对应的第十个二向色镜1210的透射波长范围为452.5-459.5nm，与第十一激光芯片1111对应的第十一个二向色镜1211的透射波长范围为453.5-460.5nm，与第十二激光芯片1112对应的第十二个二向色镜1212的透射波长范围为454.5-470.5nm，与第十三激光芯片1113对应的第十三个二向色镜1213的透射波长范围为455.5-471.5nm，与第十四激光芯片1114对应的第十四个二向色镜1214的透射波长范围为456.5-472.5nm。
其中，第一个二向色镜1201、第二个二向色镜1202、第三个二向色镜1203、第四个二向色镜1204、第五个二向色镜1205、第六个二向色镜1206和第七个二向色镜1207相互平行设置，这七个二向色镜位于同一直线上，且对应一个第一反射镜130；第八个二向色镜1208、第九个二向色镜1209、第十个二向色镜1210、第十一个二向色镜1211、第十二个二向色镜1212、第十三个二向色镜1213和第十四个二向色镜1214相互平行设置，这七个二向色镜位于同一直线上，且对应另一个第一反射镜130。两个第一反射镜130为错位设置。
第一个二向色镜1201、第二个二向色镜1202、第三个二向色镜1203、第四个二向色镜1204、第五个二向色镜1205、第六个二向色镜1206、第七个二向色镜1207与第八个二向色镜1208、第九个二向色镜1209、第十个二向色镜1210、第十一个二向色镜1211、第十二个二向色镜1212、第十三个二向色镜1213和第十四个二向色镜1214错位设置。
第一激光芯片1101发射的激光波长为443nm，第二激光芯片1102发射的激光波长为444nm，第三激光芯片1103发射的激光波长为445nm，第四激光芯片1104发射的激光波长为446nm，第五激光芯片1105发射的激光波长为447nm，第六激光芯片1106发射的激光波长为448nm，第七激光芯片1107发射的激光波长为449nm，第八激光芯片1108发射的激光波长为450nm，第九激光芯片1109发射的激光波长为451nm，第十激光芯片1110发射的激光波长为452nm，第十一激光芯片1111发射的激光波长为453nm，第十二激光芯片1112发射的激光波长为454nm，第十三激光芯片1113发射的激光波长为455nm，第十四激光芯片1114发射的激光波长为456nm。
第一激光芯片1101发射的激光经过第一个二向色镜1201反射后，第一反射镜130反射出去。
第二激光芯片1102发射的激光经过第二个二向色镜1202反射后，经过第一个二向色镜1201透射后向第一反射镜130方向射出。
第三激光芯片1103发射的激光经过第三个二向色镜1203反射后，依次经过第二个二向色镜1202、第一个二向色镜1201透射后向第一反射镜130方向射出。
第四激光芯片1104发射的激光经过第四个二向色镜1204反射后，依次经过第三个二向色镜1203、第二个二向色镜1202、第一个二向色镜1201透射后向第一反射镜130方向射出。
第五激光芯片1105发射的激光经过第五个二向色镜1205反射后，依次经过第四个二向色镜1204、第三个二向色镜1203、第二个二向色镜1202、第一个二向色镜1201透射后向第一反射镜130方向射出。
第六激光芯片1106发射的激光经过第六个二向色镜1206反射后，依次经过第五个二向色镜1205、第四个二向色镜1204、第三个二向色镜1203、第二个二向色镜1202、第一个二向色镜1201透射后向第一反射镜130方向射出。
第七激光芯片1107发射的激光经过第七个二向色镜1207反射后，依次经过第六个二向色镜1206、第五个二向色镜1205、第四个二向色镜1204、第三个二向色镜1203、第二个二向色镜1202、第一个二向色镜1201透射后向第一反射镜130方向射出。
第一激光芯片1101、第二激光芯片1102、第三激光芯片1103、第四激光芯片1104、第五激光芯片1105、第六激光芯片1106和第七激光芯片1107发出的7束不同波长的激光经过第一个二向色镜1201后在第一个二向色镜1201的(透射和反射)出射面组成第一多波长激光束。第一多波长激光束由第一反射镜130反射后的多波长激光依次经过偏振合束器和聚焦透镜320，由聚焦透镜320将合束后多波长激光的传输到光纤400的端面上。
第八激光芯片1108发射的激光经过第八个二向色镜1208反射后，由第一反射镜130反射出去。
第九激光芯片1109发射的激光经过第九个二向色镜1209反射后，经过第八个二向色镜1208透射后向第一反射镜130方向射出。
第十激光芯片1110发射的激光经过第十个二向色镜1210反射后，依次经过第九个二向色镜1209、第八个二向色镜1208透射后向第一反射镜130方向射出。
第十一激光芯片1111发射的激光经过第十一个二向色镜1211反射后，依次经过第十个二向色镜1210、第九个二向色镜1209、第八个二向色镜1208透射后向第一反射镜130方向射出。
第十二激光芯片1112发射的激光经过第十二个二向色镜1212反射后，第十一个二向色镜1211、第十个二向色镜1210、第九个二向色镜1209、第八个二向色镜1208透射后向第一反射镜130方向射出。
第十三激光芯片1113发射的激光经过第十三个二向色镜1213反射后，依次经过第十二个二向色镜1212、第十一个二向色镜1211、第十个二向色镜1210、第九个二向色镜1209、第八个二向色镜1208透射后向第一反射镜130方向射出。
第十四激光芯片1114发射的激光经过第十四个二向色镜1214反射后，依次经过第十三个二向色镜1213、第十二个二向色镜1212、第十一个二向色镜1211、第十个二向色镜1210、第九个二向色镜1209、第八个二向色镜1208透射后向第一反射镜130方向射出。
第八激光芯片1108、第九激光芯片1109、第十激光芯片1110、第十一激光芯片1111、第十二激光芯片1112、第十三激光芯片1113和第十四激光芯片1114发出的7束不同波长的激光经过第八个二向色镜1208后在第八个二向色镜1208的(透射和反射)出射面组成第二多波长激光束。第二多波长激光束从第一反射镜130反射后经过第二反射镜200反射，再依次经过半波片500、偏振合束器和聚焦透镜320，由聚焦透镜320将合束后多波长激光的传输到光纤400的端面上。
其中，第一激光模组A、第二激光模组B、第三激光模组C、第四激光模组D、第五激光模组E、第六激光模组F、第七激光模组和第八激光模组G第七激光模组；H中的激光芯片、快轴准直透镜、慢轴准直透镜和二向色镜的设置方式均相同，区别在于，同一台阶上的两个激光模组中的第一光学元件120的倾斜方向不同，两个激光模组的第一光学元件120之间的夹角为90°，从而两个激光模组所发射的多波长激光的出射方向相反。
激光芯片的发光条宽为45μm，光纤400宽度为105μm。
显然，以上所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本申请的较佳实施例，但并不限制本申请的专利范围。本申请可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本申请说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本申请专利保护范围之内。
Claims (10)
1.一种光纤耦合半导体激光器，其特征在于，包括：
激光模组、聚焦系统和光纤，
所述激光模组包括至少一个发光单元组和至少一个第一光学元件组，
所述发光单元组包括N个发射不同波长激光束的发光单元，同一组的N个发光单元均位于同一平面上；
所述第一光学元件组包括N个能够反射特定波长激光的第一光学元件，所述第一光学元件与所述发光单元一一对应设置，所述第一光学元件用于反射对应的发光单元发出的激光束，N个所述第一光学元件沿激光束的反射方向排列，所述第一光学元件能够透射出从同一组的第一光学元件反射出来的激光束，使N个不同波长的激光束组成多波长激光，其中，N为大于或等于2的整数；
所述聚焦系统和所述光纤依次设置在所述多波长激光的出射光路上，所述聚焦系统用于将所述多波长激光进行合束并聚焦到所述光纤上，所述光纤用于输出合束后的多波长激光束。
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，所述激光模组还包括第一反射镜，所述第一反射镜设置在所述多波长激光的出射光路上，所述第一反射镜与所述第一光学元件组对应设置，用于将所述多波长激光的初始出射方向改变为第二出射方向，使所述多波长激光沿第二出射方向进入到所述聚焦系统。
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，所述光纤耦合半导体激光器包括沿第一方向排列的M个激光模组，M个激光模组分别位于M个台阶上，M个台阶的高度沿第一方向递减，其中，M为大于或等于2的整数，所述第一方向与所述多波长激光的第二出射方向相同。
4.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，所述光纤耦合半导体激光器包括沿第二方向排列的两个激光模组，沿第二方向排列的两个激光模组位于同一台阶上，位于同一台阶上的两个激光模组之间设有激光通道，所述第一反射镜设置在所述激光通道上，所述两个激光模组的第一光学元件所组成的多波长激光均向所述激光通道方向发射，并分别由对应的第一反射镜反射后沿激光通道传输到聚焦系统，位于同一台阶上的第一反射镜在所述激光通道上互为错位设置，所述第二方向平行于所述多波长激光的初始出射方向。
5.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，所述光纤耦合半导体激光器还包括第二反射镜，所述第二反射镜与所述第一反射镜对应设置，用于将所述多波长激光的第二出射方向改变为第三出射方向，使所述多波长激光沿第三出射方向进入到所述聚焦系统。
6.根据权利要求1-5任一项所述的光纤耦合半导体激光器，其特征在于，所述激光模组包括两个发光单元组和分别与两个发光单元组对应设置两个第一光学元件组，两个所述发光单元组中的发光单元为对向且错位设置，两个所述第一光学元件组中的光学元件为错位设置。
7.根据权利要求1-5任一项所述的光纤耦合半导体激光器，其特征在于，所述激光模组包括至少一个第二光学元件组和至少一个第三光学元件组，所述第二光学元件组包括N个第二光学元件，所述第三光学元件组包括N个第三光学元件，所述第二光学元件和第三光学元件设置在所述发光单元与所述第一光学元件之间，所述第二光学元件和所述第三光学元件分别与所述发光单元一一对应设置，所述第二光学元件和第三光学元件分别用于调整激光束在快轴方向和慢轴方向的发散角度。
8.根据权利要求7所述的光纤耦合半导体激光器，其特征在于，所述第二光学元件为快轴准直透镜，所述第三光学元件为慢轴准直透镜。
9.根据权利要求1-5任一项所述的光纤耦合半导体激光器，其特征在于，所述第一光学元件为二向色镜或反射光栅。
10.根据权利要求1-5任一项所述的光纤耦合半导体激光器，其特征在于，所述聚焦系统包括偏振合束装置和聚焦透镜，所述偏振合束装置和所述聚焦透镜依次设置在所述多波长激光的出射光路上，所述多波长激光经过所述偏振合束装置进行合束后，再由所述聚焦透镜聚焦到所述光纤的端面上。
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