CN115882340A - 半导体激光器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种半导体激光器，属于激光器技术领域。半导体激光器包括热沉、第一激光单元以及第二激光单元；第一激光单元包括多个对应设置的第一单管激光器、第一快轴准直透镜以及第一慢轴准直透镜，第二激光单元包括多个对应设置的第二单管激光器、第二快轴准直透镜以及第二慢轴准直透镜。本申请所提供的半导体激光器，每个第一单管激光器均可以利用相对一侧对应设置的两个相邻排列的第二单管激光器之间的间隙出射，将第二单管激光器的长度作为第一单管激光器发出光束的慢轴准直传播路径的一部分；相应地，将第一单管激光器的长度作为第二单管激光器发出光束的慢轴准直传播路径的一部分，可减少双排多单管激光器的横向宽度。

Description

半导体激光器

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，特别涉及一种半导体激光器。

背景技术

现有双排多单管激光器集成的高功率半导体激光器采用两排单管激光器排列在热沉的相对两侧，或者两排单管激光器背对背排列在热沉的中部，这样排列的激光器相对于单排单管激光器有两倍的横向尺寸，使得激光器的宽度增加，不利于激光器的小型化和轻量化。因此，如何减小双排多单管激光器的横向宽度成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请提供了一种半导体激光器，可解决双排多单管激光器的横向宽度大的问题。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种半导体激光器，包括热沉、第一激光单元以及第二激光单元。其中，第一激光单元包括多个对应设置的第一单管激光器、第一快轴准直透镜以及第一慢轴准直透镜，第二激光单元包括多个对应设置的第二单管激光器、第二快轴准直透镜以及第二慢轴准直透镜；多个第一单管激光器间隔排列固定在热沉中间区域的一侧，多个第二单管激光器间隔排列固定在热沉中间区域的相对一侧，多个第二单管激光器与多个第一单管激光器对应设置，第一单管激光器的发光方向与第二单管激光器的发光方向相对；每个第一单管激光器发出的光束可依次经过第一快轴准直透镜、相对一侧对应设置的两个相邻排列的第二单管激光器之间的间隙、以及第一慢轴准直透镜后出射；每个第二单管激光器发出的光束可依次经过第二快轴准直透镜、相对一侧对应设置的两个相邻排列的第一单管激光器之间的间隙、以及第二慢轴准直透镜后出射。

本申请所提供的半导体激光器，将多个第一单管激光器、第二单管激光器分别间隔排列固定在热沉中间区域的相对一侧，第一单管激光器的发光方向与第二单管激光器的发光方向相对，使得每个第一单管激光器均可以利用相对一侧对应设置的两个相邻排列的第二单管激光器之间的间隙出射，将第二单管激光器的长度作为第一单管激光器发出光束的慢轴准直传播路径的一部分；相应地，将第一单管激光器的长度作为第二单管激光器发出光束的慢轴准直传播路径的一部分，可减少双排多单管激光器的横向宽度，其减少值最大可为第一单管激光器与第二单管激光器的长度之和，有利于半导体激光器的小型化和轻量化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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是本申请提供的半导体激光器一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本发明，但不对本发明的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本发明的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。本申请实施例中的术语“第一”、“第二”、“第三”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”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。本申请实施例中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或组件。

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发明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。

本申请提供一种半导体激光器。请参阅图1，图1是本申请提供的半导体激光器一实施例的结构示意图。半导体激光器100可包括热沉10、第一激光单元20、第二激光单元30、合束镜40以及聚焦透镜50。第一激光单元20、第二激光单元30、合束镜40以及聚焦透镜50均设置在热沉10上。

热沉10由导热性能较好的铜或铝等材料加工而成，热沉10用于第一激光单元20以及第二激光单元30发热元件的散热。热沉10底部可以设置为平面和散热装置进行传导散热；也可以直接在热沉10的底部设置热交换用的水道，水道可以是大孔径的宏通道也可以是具有翅片的微通道。水道可以是设置在第一激光单元20以及第二激光单元30发热元件之下的直线型水道，形成一侧进另一侧出的散热路径；水道也可以是呈U型结构，水道分别对应设置在第一激光单元20发热元件、第二激光单元30发热元件之下，水道的一端连通后成U型结构，形成单侧进单侧出的散热回路。

第一激光单元20包括多个对应设置的第一单管激光器21、第一快轴准直透镜22、第一慢轴准直透镜23、第一反射镜24以及第一大反射镜25。第一单管激光器21发出的光束可依次经过第一快轴准直透镜22、第一慢轴准直透镜23、第一反射镜24以及第一大反射镜25后出射。相应地，第二激光单元30包括多个对应设置的第二单管激光器31、第二快轴准直透镜32、第二慢轴准直透镜33、第二反射镜34以及第二大反射镜35。第二单管激光器31发出的光束可依次经过第二快轴准直透镜32、第二慢轴准直透镜33、第二反射镜34以及第二大反射镜35后出射。

多个第一单管激光器21间隔排列固定在热沉10中间区域的一侧，多个第二单管激光器31间隔排列固定在热沉10中间区域的相对一侧。第一单管激光器21、第二单管激光器31分别为第一激光单元20、第二激光单元30的发热元件，第一单管激光器21、第二单管激光器31设置在热沉10的水道上方，以便于第一单管激光器21、第二单管激光器31的散热。

多个第二单管激光器31与多个第一单管激光器21对应设置，第一单管激光器21的发光方向与第二单管激光器31的发光方向相对。

第一快轴准直透镜22以及第二快轴准直透镜32分别设置在第一单管激光器21以及第二单管激光器31的发光区前端，第一快轴准直透镜22、第二快轴准直透镜32分别用于第一单管激光器21、第二单管激光器31发出光束的快轴准直，以提高光束的快轴质量。

如果第一单管激光器21与第二单管激光器31之间的间距过小，则会影响位于第一快轴准直透镜22与第二快轴准直透镜32的夹具调节安置空间。在一实施例中，为进一步减小半导体激光器100的宽度，第一快轴准直透镜22以及第二快轴准直透镜32封装在热沉10之前通过光学调节分别固定在第一单管激光器21以及第二单管激光器31上。可使用UV胶将第一快轴准直透镜22、第二快轴准直透镜32分别预先调节粘接固定在第一单管激光器21、第二单管激光器31上，然后再把第一单管激光器21、第二单管激光器31封装在热沉10上，从而避免产生因第一单管激光器21与第二单管激光器31之间的间距过小不方便快轴准直工艺的问题。封装时可使用低温焊接，以避免较高温度影响粘接胶的稳定性使第一快轴准直透镜22、第二快轴准直透镜32发生偏移。

第一慢轴准直透镜23以及第二慢轴准直透镜33设置在热沉10的相对两侧。第一慢轴准直透镜23、第二慢轴准直透镜33分别用于第一单管激光器21、第二单管激光器31发出光束的慢轴准直，以提高光束的慢轴质量。

每个第一单管激光器21发出的光束可依次经过第一快轴准直透镜22、相对一侧对应设置的两个相邻排列的第二单管激光器31之间的间隙、以及第一慢轴准直透镜23后出射；相应地，每个第二单管激光器31发出的光束可依次经过第二快轴准直透镜32、相对一侧对应设置的两个相邻排列的第一单管激光器21之间的间隙、以及第二慢轴准直透镜33后出射。

本申请所提供的半导体激光器100，将多个第一单管激光器21、第二单管激光器31分别间隔排列固定在热沉10的相对一侧，第一单管激光器21的发光方向与第二单管激光器31的发光方向相对，使得每个第一单管激光器21均可以利用相对一侧对应设置的两个相邻排列的第二单管激光器31之间的间隙出射，将第二单管激光器31的长度作为第一单管激光器21发出光束的慢轴准直传播路径的一部分；相应地，将第一单管激光器21的长度作为第二单管激光器31发出光束的慢轴准直传播路径的一部分，可减少双排多单管激光器的横向宽度，其减少值最大可为第一单管激光器21与第二单管激光器31的长度之和，有利于半导体激光器100的小型化和轻量化。

第一单管激光器21以及第二单管激光器31的设置数量根据实际需要确定，第一单管激光器21以及第二单管激光器31的设置数量可以相等，也可以不等。在一实施例中，多个第一单管激光器21以及多个第二单管激光器31分别呈直线排列，多个第一单管激光器21以及多个第二单管激光器31发出的光束相互平行，以避免各列光束之间发生交叉干涉。多个第一单管激光器21以串联方式连接，相邻两个第一单管激光器21的正负极之间的连接方式可以是打铝线、金线、铜线等，连接线弧高度满足相对一侧的激光束可无遮挡地通过。多个第二单管激光器31之间的连接方式与多个第一单管激光器21之间的连接方式相同。

多个第一单管激光器21之间的排列间距以及多个第二单管激光器31之间的排列间距可以相等，也可以是不等间距的排列，可根据使用需求确定。在一实施例中，相邻两个第一单管激光器21之间的间距大于或等于相对一侧对应设置的第二单管激光器31发出的激光束慢轴发散至第一单管激光器尾部最大宽度，且相邻两个第二单管激光器31之间的间距大于或等于相对一侧对应设置的第一单管激光器21发出的激光束慢轴发散至第二单管激光器尾部最大宽度，以使所有激光束均可无遮挡地通过。

为将经第一慢轴准直透镜23、第二慢轴准直透镜33准直后的多列光束进行合束，在一实施例中，与多个第一慢轴准直透镜23、第二慢轴准直透镜33分别对应设置有多个第一反射镜24、第二反射镜34，多个第一反射镜24、第二反射镜34设置在热沉10的相对两侧。其中，经多个第一反射镜24反射后的光束相互平行，经多个第二反射镜34反射后的光束也相互平行。

每个第一反射镜24反射后的光束均可沿光束出射方向与其相邻的第一反射镜24的上边沿倾斜出射，从而形成带有出射角度的多列平行光束，第二反射镜34的设置方式与第一反射镜24一致，即每个第二反射镜34反射后的光束均可沿光束出射方向与其相邻的第二反射镜34的上边沿倾斜出射，从而形成带有出射角度的多列平行光束。

本申请每个第一反射镜24反射后的光束均可沿光束出射方向与其相邻的第一反射镜24的上边沿倾斜出射，第二反射镜34与第一反射镜24的设置方式相同；与台阶式双排多单管激光器比较，第一激光单元20、第二激光单元30均在同一平面上，可减小半导体激光器100的竖向高度，从而减小半导体激光器100的体积，有利于半导体激光器100的小型化和轻量化。

第一大反射镜25以及第二大反射镜35分别设置在第一反射镜24以及第二反射镜34的光束出射方向上，分别用以接收经多个第一反射镜24以及第二反射镜34反射后的多列平行光束并出射。合束镜40对来自第一大反射镜25以及第二大反射镜35的光束进行合束。经合束镜40合束后的光束从聚焦透镜50耦合进光纤输出或直接输出，也可以是经窗口片输出。

本申请提供的半导体激光器，至少具有以下有益效果：

1、将多个第一单管激光器21、第二单管激光器31分别间隔排列固定在热沉10中间区域的相对一侧，每个第一单管激光器21均可以利用相对一侧对应设置的两个相邻排列的第二单管激光器31之间的间隙出射，将第二单管激光器31的长度作为第一单管激光器21发出光束的慢轴准直传播路径的一部分，同时将第一单管激光器21的长度作为第二单管激光器31发出光束的慢轴准直传播路径的一部分，可减少双排多单管激光器的横向宽度，有利于半导体激光器100的小型化和轻量化。

2、在同一平面上通过设置每个第一反射镜24反射后的光束均可沿光束出射方向与其相邻的第一反射镜24的上边沿倾斜出射，第二反射镜34与第一反射镜24的设置方式相同，使得第一激光单元20以及第二激光单元30的光学元件均在同一平面上，可减小半导体激光器100的竖向高度，从而减小半导体激光器100的体积。

以上所述仅为本发明的部分实施例，并非因此限制本发明的保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效装置或等效流程变换，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 (8)

1.一种半导体激光器，其特征在于，包括：

热沉、第一激光单元以及第二激光单元；所述第一激光单元包括多个对应设置的第一单管激光器、第一快轴准直透镜以及第一慢轴准直透镜，所述第二激光单元包括多个对应设置的第二单管激光器、第二快轴准直透镜以及第二慢轴准直透镜；

多个所述第一单管激光器间隔排列固定在所述热沉中间区域的一侧，多个所述第二单管激光器间隔排列固定在所述热沉中间区域的相对一侧，多个所述第二单管激光器与多个所述第一单管激光器对应设置，所述第一单管激光器的发光方向与所述第二单管激光器的发光方向相对；

每个所述第一单管激光器发出的光束可依次经过所述第一快轴准直透镜、相对一侧对应设置的两个相邻排列的所述第二单管激光器之间的间隙、以及所述第一慢轴准直透镜后出射；

每个所述第二单管激光器发出的光束可依次经过所述第二快轴准直透镜、相对一侧对应设置的两个相邻排列的所述第一单管激光器之间的间隙、以及所述第二慢轴准直透镜后出射。

2.根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，多个所述第一单管激光器以及多个所述第二单管激光器分别呈直线排列，多个所述第一单管激光器以及多个所述第二单管激光器发出的光束相互平行。

3.根据权利要求2所述的半导体激光器，其特征在于，相邻两个所述第一单管激光器之间的间距大于或等于相对一侧对应设置的所述第二单管激光器发出激光束慢轴发散至所述第一单管激光器尾部最大宽度，且相邻两个所述第二单管激光器之间的间距大于或等于相对一侧对应设置的所述第一单管激光器发出的激光束慢轴发散至所述第二单管激光器尾部最大宽度，以使所有激光束均可无遮挡地通过。

4.根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，所述第一快轴准直透镜以及所述第二快轴准直透镜分别设置在所述第一单管激光器以及所述第二单管激光器的发光区前端，所述第一慢轴准直透镜以及所述第二慢轴准直透镜设置在所述热沉的相对两侧。

5.根据权利要求4所述的半导体激光器，其特征在于，所述第一激光单元包括与多个所述第一慢轴准直透镜对应设置的多个第一反射镜，经多个所述第一反射镜反射后的光束相互平行；

所述第二激光单元包括与多个所述第二慢轴准直透镜对应设置的多个第二反射镜，经多个所述第二反射镜反射后的光束相互平行；

多个所述第一反射镜、多个所述第二反射镜设置在所述热沉的相对两侧。

6.根据权利要求5所述的半导体激光器，其特征在于，每个所述第一反射镜反射后的光束均可沿光束出射方向与其相邻的所述第一反射镜的上边沿倾斜出射，从而形成多列互相平行的光束；每个所述第二反射镜反射后的光束均可沿光束出射方向与其相邻的所述第二反射镜的上边沿倾斜出射，从而形成多列互相平行的光束。

7.根据权利要求6所述的半导体激光器，其特征在于，所述第一激光单元包括第一大反射镜，所述第二激光单元包括第二大反射镜，所述第一大反射镜以及所述第二大反射镜分别设置在所述第一反射镜以及所述第二反射镜的光束出射方向上，分别用以接收经多个所述第一反射镜以及所述第二反射镜反射后的多列平行光束并出射。

8.根据权利要求7所述的半导体激光器，其特征在于，所述半导体激光器包括合束镜，所述合束镜对来自所述第一大反射镜以及所述第二大反射镜的光束进行合束。

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