CN1299128C - 一种用于阵列二极管激光器的二维准直微透镜阵列 - Google Patents
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Abstract
一种用于阵列二极管激光器的二维准直微透镜阵列，涉及一种可批量生产的低成本阵列二极管激光器二维准直微透镜阵列的结构设计。本发明的主要技术特点是在通用的一维准直光纤基础上通过离子溅射、光刻、腐蚀、激光等微加工方法在沿光纤方向上加工出另一曲面，即微透镜曲面阵列。由于本发明所要求的是一维加工，所以能够对一排准直光纤同时进行加工，因此，每根微透镜阵列的加工成本低廉，适合于大规模批量化生产。而且只采用一个微透镜阵列就可同时对阵列二极管激光器的快轴和慢轴两个方向上的不同发散角进行高精度二维准直，不存在附加的界面损耗，因此具有准直效率较高，加工成本低，光学装调方便等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种阵列二极管激光器二维准直方法及装置，特别适合于批量生产的低成本阵列二极管激光器二维准直微透镜阵列的结构设计，属于光学领域。
背景技术
二极管激光器(包括阵列二极管激光器)由于体积小、电光转换效率高等特点得到越来越广泛的应用，如激光测距、激光加工、激光手术等。但二极管激光器由于其特殊的有源区波导结构，其发出的激光波面不是平面波，也不是球面波而是类高斯像散光束。即在垂直P-N结的方向和平行P-N结的方向，也就是所谓的快、慢轴方向，发散角是不同的，而且发散角很大，在快轴方向上为30°～60°，在慢轴方向上为8°～10°；这样的光束使二极管激光器的应用受到了很大程度上的限制，因此迫切要求对二极管激光器阵列的两个方向进行二维准直。
通过对国内阵列二极管激光器(以下简称LDA)内部结构的分析，可以发现在单个LDA的Bar内部，慢轴方向各发光单元是由半导体工艺形成的，位置精度很高，能达到μm级；快轴方向由于半导体工艺和导热铟层的不均匀，位置精度要差一些，只能达到20-30μm级；而Bar与Bar间由于电极引出线的缘故，位置精度最差，只能达到100-200μm级，并且由此引起的Bar的倾斜也会达到0.6°～1.2°。因此，面对LDA的封装精度现状，只有用足够细的一维微透镜阵列单独对LDA的每一Bar进行二维准直才能达到好的准直效果。而且该一维微透镜阵列要么在两个方向有不同的曲率半径的非球面微透镜阵列以校正像散，但这种微透镜阵列的加工难度大，成本高，难以批量化生产。要么用两个微透镜(慢轴为微透镜阵列)分别准直LD的快慢轴，但这种方法装调困难，准直效率低，准直效果相对较差。例如中国专利公开(公告号：2454954)和国际专利PCT/EP02/06041、PCT/EP99/02944均采用两个微透镜分别准直LD的快慢轴。
发明内容
本发明的目的是提供一种阵列二极管激光器二维准直微透镜阵列，旨在克服现有技术中对阵列二极管激光器二维准直的准直效率低，准直效果差，装调困难以及加工难度大，成本高，不易批量生产的不足和缺陷。
本发明的技术方案如下：一种用于阵列二极管激光器的二维准直微透镜阵列，其特征在于：在通用的一维准直光纤的沿光纤光轴方向的一侧微加工有微透镜曲面阵列，另一侧保留原准直光纤的柱面，所述的微透镜曲面阵列的每一微透镜光轴与阵列二极管激光器上相应的一个发光单元同光轴。
本发明所说的曲面为球面或非球面；所说的一维准直光纤横截面为圆形或D形。
本发明所述的微透镜曲面阵列采用离子溅射、光刻、化学腐蚀或激光精密加工而成。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：本发明提出了一种适合于批量生产的低成本阵列二极管激光器二维准直微透镜阵列，其主要技术特点就是在目前通用的一维准直光纤基础上通过离子溅射、光刻、腐蚀、激光加工等方法在沿光纤方向上加工出另一曲面(即微透镜曲面阵列)，从而制造出只用一个二维准直元件就能够对LDA发出的像散光束进行高精度二维准直的微透镜阵列。由于本发明所要求的是一维加工，所以能够对一排准直光纤同时进行加工，因此，每根微透镜阵列的加工成本低廉，适合于大规模批量化生产。而且只采用一个微透镜阵列就可同时对阵列二极管激光器的快轴和慢轴两个方向上的不同发散角进行高精度二维准直，不存在附加的界面损耗，所以，准直效率较高(接近通用的一维光纤准直)，而且加工成本低，光学装调方便。
附图说明
图1为利用本发明提供的二维微透镜阵列准直LDA的光学结构示意图。
具体实施方式
本发明提供的阵列二极管激光器二维准直微透镜阵列2是在通用的一维准直光纤的一个面上沿光纤光轴方向微加工有微透镜曲面阵列，每一个微透镜曲面可以是球面或非球面；所用的一维准直光纤的截面为圆形或D形。所述的微透镜曲面阵列的每一透镜光轴与阵列二极管激光器1的每一发光单元同光轴。微透镜曲面阵列2可通过离子溅射、光刻、化学腐蚀或激光精密加工等微加工方法加工而成，只要保证微透镜曲面阵列的每一透镜光轴与阵列二极管激光器1的每一发光单元同光轴，就可以对阵列二极管激光器1发出的像散光束进行高精度二维准直。
Claims (4)
1.一种用于阵列二极管激光器的二维准直微透镜阵列，其特征在于：在通用的一维准直光纤的沿光纤光轴方向的一侧微加工有微透镜曲面阵列(2)，另一侧保留原准直光纤的柱面，所述的微透镜曲面阵列的每一微透镜光轴与阵列二极管激光器(1)上相应的一个发光单元同光轴。
2.按照权利要求1所述的用于阵列二极管激光器的二维准直微透镜阵列，其特征在于：所述的微透镜曲面为球面或非球面。
3.按照权利要求1所述的用于阵列二极管激光器的二维准直微透镜阵列，其特征在于：所述的一维准直光纤横截面为圆形或D形。
4.按照权利要求1所述的用于阵列二极管激光器的二维准直微透镜阵列，其特征在于：所述的微透镜曲面阵列采用离子溅射、光刻、化学腐蚀或激光精密加工而成。
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