CN117895323A - 一种多路输出的半导体激光器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多路输出的半导体激光器，涉及半导体激光器技术领域，包括一个激光芯片以及其对应的快轴准直镜、慢轴准直镜、聚焦单元以及聚焦单元所对应的若干个传输光纤，用于输出经过聚焦单元的若干束聚焦光。本发明可以减小半导体激光器的体积，同时降低半导体激光器的成本；使用单个较高输出功率的激光芯片实现半导体激光器的多路输出；在激光芯片对应的位置设置热管理系统，可以防止激光芯片在工作过程中的热量堆积，保证激光芯片的高效率输出。
Description
技术领域
本发明涉及半导体激光器技术领域，具体为一种多路输出的半导体激光器。
背景技术
半导体激光器具有体积小、效率高、寿命长、波长范围广以及输出稳定等优点，因此被广泛应用于通信、医疗、材料加工等领域。随着半导体激光技术的不断发展，提出了对于多路输出的半导体激光器的应用需求。现有的多路输出的半导体激光器通常是将多个激光芯片发出的激光分别准直耦合后通过光纤进行输出，但该种方法制备的半导体激光器体积大且成本较高。随着半导体技术的发展，目前单个激光芯片也能达到较高的输出功率，因此利用单个激光芯片实现多路输出的半导体激光器成为研究热点。
目前现有技术中，公开号为CN115332922A的发明专利，该专利所提供的技术方案也没有解决使用单个激光芯片实现多路输出功能，因此本发明专利提出一种多路输出的半导体激光器，能够解决上述问题。
发明内容
为克服上述现有技术的缺陷，本发明提供如下技术方案：一种多路输出的半导体激光器，包括一个激光芯片以及其对应的快轴准直镜、慢轴准直镜、聚焦单元以及聚焦单元所对应的若干个传输光纤，用于输出经过聚焦单元的若干束聚焦光；还包括用于控制激光芯片温度的热管理系统；快轴准直镜和慢轴准直镜对激光芯片的发射光束分别进行快轴方向和慢轴方向的准直，再利用聚焦单元将准直后的光束分为若干束聚焦光以耦合进聚焦单元所对应的若干个传输光纤中。
优选地，所述聚焦单元能够由若干个非球面透镜、自聚焦透镜组成，也能够由非球面透镜阵列、自聚焦透镜阵列组成。所述聚焦透镜均能够实现一个透镜对光束的快轴方向和慢轴方向同时进行聚焦。
优选地，所述聚焦单元还能够由若干个慢轴准直镜以及对应数量的快轴准直镜组成，或者慢轴准直镜阵列和对应的快轴准直镜阵列组成。
优选地，所述聚焦单元也能够将快轴准直镜和慢轴准直镜合成为一体式阵列结构。
优选地，所述聚焦透镜能够分别对光束的快轴方向和慢轴方向进行聚焦。
优选地，所述热管理系统由吸热组件和散热组件组成，其中吸热组件用于将激光芯片工作过程所产生的热量吸收，其中散热组件用于将吸热组件内热量传递到外部的空气中。
本发明与现有技术相比具备以下有益效果：（1）可以减小半导体激光器的体积，同时降低半导体激光器的成本；（2）使用单个较高输出功率的激光芯片实现半导体激光器的多路输出；（3）本发明在激光芯片对应的位置设置热管理系统，可以防止激光芯片在工作过程中的热量堆积，保证激光芯片的高效率输出。
附图说明
图1为本发明非球面镜结构示意图。
图2为本发明慢+快轴准直镜阵列结构示意图。
图3为本发明一体式快慢轴准直镜结构示意图。
图4为本发明热管理系统结构示意图。
图5为本发明外侧环形散热片处结构示意图。
图6为本发明负压蒸发腔室内部结构示意图。
图7为本发明吸热组件结构示意图。
图8为本发明导流条位置分布图。
图9为本发明分隔条处结构示意图。
图中：101-激光芯片；102-快轴准直镜；103-慢轴准直镜；104-传输光纤；201-散热风扇；202-散热罩；203-平面散热片；204-鼓风机；205-进气管道；206-外侧环形散热片；207-内侧环形吸热片；208-负压蒸发腔室；209-密封盖板；301-吸热腔板；3011-排水口；3012-进水口；302-引流密封板；303-水泵；304-引流挡板；3041-中间排水槽；305-导流条；306-分隔条；4-导热壳体。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
本发明提供一种多路输出的半导体激光器，包括一个激光芯片101以及其对应的快轴准直镜102、慢轴准直镜103、聚焦单元以及聚焦单元所对应的若干个传输光纤104，用于输出经过聚焦单元的若干束聚焦光（可以减小半导体激光器的体积，同时降低半导体激光器的成本）。还包括用于控制激光芯片101温度的热管理系统；
如图1，快轴准直镜102和慢轴准直镜103对激光芯片101的发射光束分别进行快轴方向（竖直方向）和慢轴方向（水平方向）的准直，再利用聚焦单元将准直后的光束分为若干束聚焦光以耦合进聚焦单元所对应的若干个传输光纤104中。
聚焦单元能够由若干个非球面透镜、自聚焦透镜（或能达到相同效果的其他聚焦透镜）组成。也能够由非球面透镜阵列、自聚焦透镜阵列组成（或能达到相同效果的其他聚焦透镜阵列）如图1，上述聚焦透镜均能够实现一个透镜对光束的快轴方向和慢轴方向同时进行聚焦，经过上述聚焦单元的准直光能够被分为若干束聚焦光。
聚焦单元还能够由若干个慢轴准直镜103以及对应数量的快轴准直镜102组成，或者慢轴准直镜103阵列和对应的快轴准直镜102阵列组成（如图2）。聚焦单元也能够将快轴准直镜102和慢轴准直镜103合成为一体式阵列结构（如图3），上述聚焦透镜能够分别对光束的快轴方向和慢轴方向进行聚焦，经过上述聚焦单元的准直光能够被分为若干束聚焦光。
热管理系统由吸热组件和散热组件组成，其中吸热组件用于将激光芯片101工作过程所产生的热量吸收，其中散热组件用于将吸热组件内热量传递到外部的空气中。
如图4-图9，吸热组件包括用于安装激光芯片101的导热壳体4，激光芯片101及其对应的快轴准直镜102和慢轴准直镜103，以及聚焦单元安装在激光芯片101的内部，在激光芯片101的表面固定安装有吸热腔板301，吸热腔板301与激光芯片101的位置相对应，吸热腔板301的两侧设置有排水口3011和进水口3012，在吸热腔板301的内壁上设置有若干条平行布置的导流条305，每个导流条305的两端与吸热腔板301内壁之间均设置有间隙，该间隙的大小与相邻两个导流条305之间的距离相同，在吸热腔板301的内壁靠近进水口3012的一侧设置有一个与导流条305平行布置的分隔条306，分隔条306的两端与吸热腔板301内壁之间没有缝隙。在所有的导流条305上密封覆盖安装有引流挡板304，引流挡板304的中部开设有中间排水槽3041，引流挡板304靠近进水口3012的一端与吸热腔板301的内壁之间设置有缝隙，便于液体流动。引流挡板304的上方设置有引流密封板302，引流密封板302与引流挡板304之间存在间隙，引流密封板302用于将吸热腔板301密封。在进水口3012上设置有水泵303，用于驱动液体在吸热腔板301内循环流动（该液体为电子氟化液）。使得液体从进水口3012进入，被分隔条306格挡，此时液体流到引流挡板304与引流密封板302之间的缝隙中，通过中间排水槽3041流入每个相邻的导流条305之间空间中，从中部向外部边缘流动，沿着吸热腔板301的内壁边缘向排水口3011方向流动，这样可以让液体流动的路径都均匀的经过吸热腔板301的受热面，从而提升吸热效果，传统的液体流动路径为S形状，这样会导致靠近出口的液体吸热温度下降。
散热组件包括套设在导热壳体4表面的散热罩202，散热罩202上固定安装有平面散热片203，平面散热片203上设置有鼓风机204，鼓风机204向平面散热片203上吹气，带动平面散热片203表面的空气流动。导热壳体4上还固定安装有负压蒸发腔室208，负压蒸发腔室208内壁固定安装有利于吸收热量的内侧环形吸热片207，负压蒸发腔室208的外壁固定安装有外侧环形散热片206，用于将内侧环形吸热片207吸收的热量传递到负压蒸发腔室208的外部，并且吸热组件设置在负压蒸发腔室208的内部，负压蒸发腔室208上固定安装有密封盖板209，密封盖板209用于将负压蒸发腔室208封闭成负压状态的密闭空间，且该空间中填充有电子氟化液。并且鼓风机204的进气口上固定安装有进气管道205，进气管道205依次贯穿负压蒸发腔室208和密封盖板209延伸至外侧。在外侧环形散热片206的侧方固定安装有散热风扇201，用于带动外侧环形散热片206表面的空气流动。从排水口3011排出的高温液体会流入负压蒸发腔室208中，负压蒸发腔室208内部为负压，负压蒸发腔室208内部的电子氟化液就会蒸发，蒸发的气体会在内侧环形吸热片207上冷凝，然后通过外侧环形散热片206将温度传递到外部空气中。
Claims (7)
1.一种多路输出的半导体激光器，其特征在于：包括一个激光芯片（101）以及其对应的快轴准直镜（102）、慢轴准直镜（103）、聚焦单元以及聚焦单元所对应的若干个传输光纤（104），用于输出经过聚焦单元的若干束聚焦光；还包括用于控制激光芯片（101）温度的热管理系统；
快轴准直镜（102）和慢轴准直镜（103）对激光芯片（101）的发射光束分别进行快轴方向和慢轴方向的准直，再利用聚焦单元将准直后的光束分为若干束聚焦光以耦合进聚焦单元所对应的若干个传输光纤（104）中。
2.根据权利要求1所述的一种多路输出的半导体激光器，其特征在于：所述聚焦单元能够由若干个非球面透镜、自聚焦透镜组成，也能够由非球面透镜阵列、自聚焦透镜阵列组成。
3.根据权利要求2所述的一种多路输出的半导体激光器，其特征在于：所述自聚焦透镜均能够实现一个透镜对光束的快轴方向和慢轴方向同时进行聚焦。
4.根据权利要求1所述的一种多路输出的半导体激光器，其特征在于：所述聚焦单元还能够由若干个慢轴准直镜（103）以及对应数量的快轴准直镜（102）组成，或者慢轴准直镜（103）阵列和对应的快轴准直镜（102）阵列组成。
5.根据权利要求1所述的一种多路输出的半导体激光器，其特征在于：所述聚焦单元是快轴准直镜（102）和慢轴准直镜（103）合成为一体式阵列结构。
6.根据权利要求5所述的一种多路输出的半导体激光器，其特征在于：所述聚焦单元能够分别对光束的快轴方向和慢轴方向进行聚焦。
7.根据权利要求6所述的一种多路输出的半导体激光器，其特征在于：所述热管理系统由吸热组件和散热组件组成，其中吸热组件用于将激光芯片（101）工作过程所产生的热量吸收，其中散热组件用于将吸热组件内热量传递到外部的空气中。
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| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |