CN201004529Y

CN201004529Y - 高功率半导体激光器光纤耦合装置

Info

Publication number: CN201004529Y
Application number: CNU2007200668140U
Authority: CN
Inventors: 郭占华; 须跃辉; 孙斌; 姚毓明
Original assignee: PEGASUS SHANGHAI OPTICAL SYSTEMS CO Ltd
Current assignee: PEGASUS SHANGHAI OPTICAL SYSTEMS CO Ltd
Priority date: 2007-01-30
Filing date: 2007-01-30
Publication date: 2008-01-09
Anticipated expiration: 2017-01-30

Abstract

本实用新型涉及一种高功率半导体激光器光纤耦合装置，包括激光发射源、光学整形系统和与该光学整形系统输出端相连接的光纤，其中激光发射源为合束半导体激光器，且该合束半导体激光器的输出光路与所述的光学整形系统的输入端位置相对应。采用该种高功率半导体激光器光纤耦合装置，合束后的激光仍具有优质的光束模式质量，因此可以较容易的获得较高的光纤耦合效率；同时由于采用了带通滤波片合束的方式，合束后的激光基本上保持了单管优质的光束模式质量；不仅如此，本实用新型的高功率半导体激光器光纤耦合装置的结构简单，制造成本较低，而且工作性能稳定可靠、使用范围较为广泛，给人们的生产和生活带来了很大的便利。

Description

高功率半导体激光器光纤耦合装置

技术领域

本实用新型涉及激光技术领域，特别涉及半导体激光器领域，具体是指一种高功率半导体激光器光纤耦合装置。

背景技术

现代社会中，随着科学技术的不断进步，激光技术已经应用到了各个领域中，而对于普通激光器输出的单一波长的激光，却无法满足多数场合的需要。因此，现有技术中，广泛应用了光纤耦合输出的半导体激光器(LD)，请参阅图1所示，其为现有技术中半导体激光器光纤耦合器件的示意图，由于其具有紧凑的结构、柔性的传输光路，使其在激光加工、激光医疗、检测以及激光照明、表演等方面都得到了广泛的应用。目前模式较好的单管功率由于技术、工艺的限制还无法得到大幅的提升，高功率激光的光纤耦合输出多采用半导体激光阵列与多模光纤的耦合，耦合效率较低，为提高耦合效率通常选用光纤芯径较粗的光纤，耦合输出的激光模式大大变差，这样就大大限制了激光技术的普及和应用范围的扩展，给人们的生产和生活带来了很大的不便。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种能够较大程度提高耦合效率、改善输出激光质量、结构简单、成本较低、工作性能稳定可靠、使用范围较为广泛的高功率半导体激光器光纤耦合装置。

为了实现上述的目的，本实用新型的高功率半导体激光器光纤耦合装置具有如下构成：

该高功率半导体激光器光纤耦合装置，包括激光发射源、光学整形系统和与该光学整形系统输出端相连接的光纤，其主要特点是，所述的激光发射源为合束半导体激光器，且该合束半导体激光器的输出光路与所述的光学整形系统的输入端位置相对应。

该高功率半导体激光器光纤耦合装置的合束半导体激光器包括在输出光路上合束级联的数个半导体激光器组。

该高功率半导体激光器光纤耦合装置的每个半导体激光器组包括一个半导体激光器和对应的带通滤光部件，且该半导体激光器的输出光路与对应的带通滤光部件的输入端位置相对应，且各半导体激光器组通过带通滤光部件的输出光路相对应合束级联。

该高功率半导体激光器光纤耦合装置的带通滤光部件为带通滤光片，该带通滤光片与对应半导体激光器的输出光路的夹角可以为0°～90°。

该高功率半导体激光器光纤耦合装置的带通滤光片与对应半导体激光器的输出光路的夹角为45°。

该高功率半导体激光器光纤耦合装置的半导体激光器组还包括有温度控制器，该温度控制器与对应的半导体激光器相连接。

该高功率半导体激光器光纤耦合装置的温度控制器为半导体温度控制器。

采用了该实用新型的高功率半导体激光器光纤耦合装置，由于采用多个具有带通滤光部件的半导体激光器组在输出光路上合束级联，而合束后的激光仍具有优质的光束模式质量，因此可以较容易的获得较高的光纤耦合效率；同时由于采用了带通滤波片合束的方式，合束后的激光基本上保持了单管优质的光束模式质量；不仅如此，本实用新型的高功率半导体激光器光纤耦合装置的结构简单，制造成本较低，而且工作性能稳定可靠、使用范围较为广泛，给人们的生产和生活带来了很大的便利。

附图说明

图1是现有技术中的半导体激光器光纤耦合器件示意图。

图2是本实用新型的高功率半导体激光器光纤耦合装置的被动式实施例的示意图。

图3是本实用新型的高功率半导体激光器光纤耦合装置的主动式实施例的示意图。

图4是本实用新型的半导体激光器合束的工作原理图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的技术内容，特举以下实施例详细说明。

请参阅图2所示，其为本实用新型的被动式实施例，即是利用半导体激光器发射波长本身存在的差异进行波长选择。其中该高功率半导体激光器光纤耦合装置，包括激光发射源、光学整形系统201和与该光学整形系统输出端相连接的光纤301，其中，所述的激光发射源为合束半导体激光器100，该合束半导体激光器100包括在输出光路上合束级联的数个半导体激光器组，图中示出为n个，其中每个半导体激光器组包括一个半导体激光器101、102、103、......、10n和对应的带通滤光部件，该带通滤光部件为带通滤光片，其中半导体激光器102、103、......、10n分别对应于带通滤光片401、402、......、40n，且该半导体激光器102、103、......、10n的输出光路与对应的带通滤光片401、402、......、40n的输入端位置相对应，各个带通滤光片401、402、......、40n与对应半导体激光器102、103、......、10n的输出光路的夹角可以为0°～90°，而最好为45°。上述的带通滤光片与各自的半导体激光器相对应，具有反射某些特定波长而透射其余波长的特性。

同时，各半导体激光器组通过带通滤光片401、402、......、40n的输出光路相对应合束级联，随后，该合束半导体激光器100的输出光路与所述的光学整形系统201的输入端位置相对应。

在实际工作当中，半导体激光器101、102、103、......、10n的发射波长分别为λ1、λ2、λ3、......、λn，再请参阅图4所示，图中的横坐标λ表示光的波长，纵坐标T表示透过率，一般用百分比表示；带通滤光片401具有透射λ1反射λ2的特性，这样半导体激光器101、102发射的光束通过带通滤光片401就合在了一起；带通滤光片402则具有透射λ1、λ2而反射λ3的特性，这样101、102、103发射的光束也合在了一起，以此类推，假定单管的激光功率为P₀，那么n个半导体激光器的合束所获得总功率为n×P₀。

由于通过带通滤光片合束的方法并未破坏激光的光束模式，因此合束后的激光束仍保留了单管时较高的光纤耦合效率。合束后的激光束经耦合整形光学系统201后聚焦为与光纤301相匹配的光束，然后耦合进入光纤301；这样就获得了较高的耦合效率。

再请参阅图3所示，其为本实用新型的主动式实施例，即是利用半导体激光器发射波长跟工作温度有关的特性，通过对各个半导体激光器施加温度控制来实现波长的控制。其与被动式实施例的区别在于：该高功率半导体激光器光纤耦合装置的半导体激光器组还包括有温度控制器501、502、503、......、50n，该温度控制器501、502、503、......、50n与对应的半导体激光器101、102、103、......、10n相连接，其中，该温度控制器501、502、503、......、50n为半导体温度控制器。

在实际工作当中，通过温度控制器501、502、503、......、50n等将半导体激光器101、102、103、......、10n的发射波长分别控制为λ1、λ2、λ3、......、λn，再请参阅图4所示，带通滤光片401具有透射λ1反射λ2的特性，这样半导体激光器101、102发射的光束通过401就合在了一起；带通滤光片402则具有透射λ1、λ2而反射λ3的特性，这样101、102、103发射的光束也合在了一起，以此类推，假定单管得激光功率为P₀，那么n个半导体激光器的合束所获得总功率为n×P₀；由于通过带通滤光片合束的方法并未破坏激光的光束模式，因此合束后的激光束仍保留了单管时较高的光纤耦合效率。合束后的激光束经耦合整形光学系统201后聚焦为与光纤301相匹配的光束，然后耦合进入光纤301；这样就获得了较高的耦合效率。

不仅如此，本实用新型中，若采用同种接收光纤，则耦合效率大幅提高；若取得相同的耦合效率，则可选择较细芯径的光纤，改善耦合输出的激光模式；从而使得本实用新型具有较高的实用价值。

采用了上述的高功率半导体激光器光纤耦合装置，由于采用多个具有带通滤光部件的半导体激光器组在输出光路上合束级联，而合束后的激光仍具有优质的光束模式质量，因此可以较容易的获得较高的光纤耦合效率；同时由于采用了带通滤波片合束的方式，合束后的激光基本上保持了单管优质的光束模式质量；不仅如此，本实用新型的高功率半导体激光器光纤耦合装置的结构简单，制造成本较低，而且工作性能稳定可靠、使用范围较为广泛，给人们的生产和生活带来了很大的便利。

在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims

1、一种高功率半导体激光器光纤耦合装置，包括激光发射源、光学整形系统和与该光学整形系统输出端相连接的光纤，其特征在于，所述的激光发射源为合束半导体激光器，且该合束半导体激光器的输出光路与所述的光学整形系统的输入端位置相对应。

2、根据权利要求1所述的高功率半导体激光器光纤耦合装置，其特征在于，所述的合束半导体激光器包括在输出光路上合束级联的数个半导体激光器组。

3、根据权利要求2所述的高功率半导体激光器光纤耦合装置，其特征在于，所述的每个半导体激光器组包括一半导体激光器和对应的带通滤光部件，且该半导体激光器的输出光路与对应的带通滤光部件的输入端位置相对应，且各半导体激光器组通过带通滤光部件的输出光路相对应合束级联。

4、根据权利要求3所述的高功率半导体激光器光纤耦合装置，其特征在于，所述的带通滤光部件为带通滤光片，该带通滤光片与对应半导体激光器的输出光路的夹角为0°～90°。

5、根据权利要求4所述的高功率半导体激光器光纤耦合装置，其特征在于，所述的带通滤光片与对应半导体激光器的输出光路的夹角为45°。

6、根据权利要求3至5中任一项所述的高功率半导体激光器光纤耦合装置，其特征在于，所述的半导体激光器组还包括有温度控制器，该温度控制器与对应的半导体激光器相连接。

7、根据权利要求6所述的高功率半导体激光器光纤耦合装置，其特征在于，所述的温度控制器为半导体温度控制器。