CN201430342Y - 一种由阵列半导体光源泵浦阵列微片激光器的结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及激光器领域，尤其涉及一种由阵列半导体光源来泵浦阵列的微片式激光器的结构。本实用新型包括：依光路设置的一个阵列半导体光源，为一阵列半导体激光器发出泵浦光；一个光纤阵列，为一固定支架上设置多根耦合传输光纤构成光纤阵列；一个微片式激光器阵列，为多个微片式激光器构成微片式激光器阵列，每个微片式激光器对应于所述的耦合传输光纤。本实用新型采用如上技术方案，克服了微片激光器输出功率不足的缺点，提出一种由阵列半导体光源泵浦阵列微片激光器的结构，不仅结构简单合理，且实现了微片激光器的高功率输出。

Description

一种由阵列半导体光源泵浦阵列微片激光器的结构

技术领域

本实用新型涉及激光器领域，尤其涉及一种由阵列半体光源来泵浦阵列的微片式激光器的结构。

背景技术

利用半导体光源来泵浦微片结构的激光器已广泛应用于激光领域。半导体泵浦微片式激光介质具有效率高、结构简单等特点，但是其缺点是每片微片式激光介质出光功率有限，难以获得高功率激光输出。

实用新型内容

因此，针对上述微片激光器输出功率不足的缺点，本实用新型提出一种由阵列半导体光源泵浦阵列微片激光器的结构，实现了微片激光器的高功率输出。

本实用新型的技术方案是：

包括依光路设置的

一个阵列半导体光源(101)，为一阵列半导体激光器发出泵浦光；

一个光纤阵列，为一固定支架(102)上设置多根耦合传输光纤(1031、1032、1033、......、103n)构成光纤阵列；

一个微片式激光器阵列，为多个微片式激光器(1051、1052、1053、......、105n)构成微片式激光器阵列，每个微片式激光器(1051、1052、1053、......、105n)对应于所述的耦合传输光纤(1031、1032、1033、......、103n)。

进一步的，所述的微片式激光器阵列的多个微片式激光器(1051、1052、1053、......、105n)的输出光通过一个光学会聚组件(107)耦合至一根多模光纤(108)输出。

或者，所述的微片式激光器阵列的多个微片式激光器(1051、1052、1053、......、105n)的输出光通过对应的多根多模光纤(1091、1092、1093、......、109n)，每一根多模光纤(1091、1092、1093、......、109n)的另一端再会聚耦合输出。

进一步的，所述的光纤阵列和微片式激光器阵列之间对应于每一根耦合传输光纤(1031、1032、1033、......、103n)和每一个微片式激光器(1051、1052、1053、......、105n)之间设置有光学耦合透镜(1041、1042、1043、......、104n)构成的光学耦合透镜阵列。

进一步的，其特征在于：所述的阵列半导体光源(101)和光纤阵列之间还设置有一个光学透镜系统(106)。

所述的微片式激光器(1051、1052、1053、......、105n)是由多片微片式光学元件(105n1、105n2、105n3)胶合成一体。所述的微片式光学元件(105n1、105n2、105n3)包括有：激光增益介质片、倍频晶体片、Walk-off晶体片、波片构成的基频输出的激光微片、倍频的激光微片、高次谐波的激光微片、OPO连续的激光微片、脉冲的激光微片。激光增益介质片与腔镜构成的激光微片或激光增益介质片、倍频晶体片与腔镜构成的激光微片，根据激光微片结构不同，可实现基频输出、倍频输出、高次谐波输出、OPO连续输出或脉冲输出的。

进一步的，光纤阵列的耦合传输光纤(1031、1032、1033、......、103n)独立固定或采用V型凹槽阵列(V-grove，高精度V型凹槽阵列固定器)固定于固定支架(102)上。V型凹槽阵列的槽宽与耦合光纤的外径相匹配，槽间距与半导体激光器芯片间距相匹配。将耦合光纤全部装于V型凹槽阵列(V-grove)的槽中，可一次性调节激光耦合，降低耦合调节步骤，提高效率。

本实用新型采用如上技术方案，克服了微片激光器输出功率不足的缺点，提出一种由阵列半导体光源泵浦阵列微片激光器的结构，不仅结构简单合理，且实现了微片激光器的高功率输出。

附图说明

图1(a)是本实用新型的实施例一的结构示意图；

图1(b)是本实用新型的实施例二的结构示意图；

图2是微片式激光器105n的结构示意图；

图3是本实用新型的扩展实施例一的结构示意图；

图4是本实用新型的扩展实施例二的结构示意图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

参阅图1(a)所示的是本实用新型的实施例一的结构示意图。其中，101为阵列半导体激光器，102为光纤阵列的固定支架，1031、1032、1033、......、103n为一组高数值孔径的耦合传输光纤组成阵列的光纤激光耦合线，耦合传输光纤1031、1032、1033、......、103n固定于固定支架102上构成光纤阵列，1041、1042、1043、......、104n为一组光学耦合透镜，1051、1052、1053、......、105n为一组微片式激光介质，即所述的微片激光器。光学耦合透镜1041、1042、1043、......、104n构成的光学耦合透镜阵列将耦合传输光纤1031、1032、1033、......、103n输出光耦合泵浦微片式激光器1051、1052、1053、......、105n。设微片激光器1051输出激光功率为P1，微片激光器1052输出激光功率为P2，......，微片激光器105n输出激光功率为Pn，则总的输出功率P为： $P=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Pi}.$

图1(b)所示的是本实用新型的实施例二的结构示意图。其中，在阵列半导体激光器101和光纤阵列之间加入光学透镜系统106，使阵列半导体激光器101输出光耦合进入光纤阵列之中，其他的与图1(a)所示的实施例一一样，不再赘述。

光纤阵列的耦合传输光纤1031、1032、1033、......103n独立固定或采用高精度V型凹槽阵列固定器(V-grove)固定于固定支架(102)上。V-grove槽宽与耦合传输光纤1031、1032、1033、......103n的外径相匹配，槽间距与半导体激光器芯片间距相匹配。将耦合光纤全部装于V-grove槽中，可一次性调节激光耦合，降低耦合调节步骤，提高效率。

本实用新型的工作原理是：通过高数值孔径多模光纤构成的光纤阵列将紧密排布的半导体芯片的阵列半导体激光器101输出的泵浦光高效率耦合进入多模光纤组中，每个耦合传输光纤1031、1032、1033、......103n均作为单独泵浦光源泵浦对应的微片式激光器1051、1052、1053、......、105n，这样每个微片式激光器1051、1052、1053、......、105n可获得足够安装空间，同时可获得很好散热。

本实用新型的微片式激光介质可以是基频输出的激光微片，亦可以倍频等高次谐波，OPO连续，脉冲等所有不同形式的激光微片。

例如，在功率为3W波长为808nm作为泵浦光泵浦绿光微片式激光介质，通常可以获得功率为0.5W～1W波长为532nm激光输出；通常LD阵列有20条芯片，这样60WLD阵列采用20根多模光纤耦合分别泵浦20片绿光微片式激光介质，则可获得(0.5W～1W)×20＝10W～20W绿光输出。

参阅图2所示，所述的微片式激光器1051、1052、1053、......105n是由多片微片式光学元件105n1、105n2、105n3胶合成一体。本实用新型光纤输出光可以通过光学耦合透镜1041、1042、1043、......、104n构成的光学耦合透镜阵列耦合进入微片式激光器1051、1052、1053、......、105n，亦可以直接采用如图所示的多模光纤输出端的端面式泵浦。

参阅图3所示是本实用新型的扩展实施例一的结构示意图。所述的微片式激光器阵列的多个微片式激光器1051、1052、1053、......、105n的输出光通过一个光学会聚组件107耦合至一根多模光纤108输出。

或者，采用如图4所示的扩展实施例二的结构，所述的微片式激光器阵列的多个微片式激光器1051、1052、1053、......、105n的输出光通过对应的多根多模光纤1091、1092、1093、......、109n，每一根多模光纤1091、1092、1093、......、109n的另一端再会聚耦合输出。多模光纤阵列集中成一束，使激光集中在一定区域输出。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种由阵列半导体光源泵浦阵列微片激光器的结构，其特征在于：包括依光路设置的

一个阵列半导体光源(101)，为一阵列半导体激光器发出泵浦光；

一个光纤阵列，为一固定支架(102)上设置多根耦合传输光纤(1031、1032、1033、......、103n)构成光纤阵列；

一个微片式激光器阵列，为多个微片式激光器(1051、1052、1053、......、105n)构成微片式激光器阵列，每个微片式激光器(1051、1052、1053、......、105n)对应于所述的耦合传输光纤(1031、1032、1033、......、103n)。

2.根据权利要求1所述的由阵列半导体光源泵浦阵列微片激光器的结构，其特征在于：所述的微片式激光器阵列的多个微片式激光器(1051、1052、1053、......、105n)的输出光通过一个光学会聚组件(107)耦合至一根多模光纤(108)输出。

3.根据权利要求1所述的由阵列半导体光源泵浦阵列微片激光器的结构，其特征在于：所述的微片式激光器阵列的多个微片式激光器(1051、1052、1053、......、105n)的输出光通过对应的多根多模光纤(1091、1092、1093、......、109n)，每一根多模光纤(1091、1092、1093、......、109n)的另一端再会聚耦合输出。

4.根据权利要求1所述的由阵列半导体光源泵浦阵列微片激光器的结构，其特征在于：所述的光纤阵列和微片式激光器阵列之间对应于每一根耦合传输光纤(1031、1032、1033、......、103n)和每一个微片式激光器(1051、1052、1053、......、105n)之间设置有光学耦合透镜(1041、1042、1043、......、104n)构成的光学耦合透镜阵列。

5.根据权利要求1所述的由阵列半导体光源泵浦阵列微片激光器的结构，其特征在于：所述的阵列半导体光源(101)和光纤阵列之间还设置有一个光学透镜系统(106)。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的由阵列半导体光源泵浦阵列微片激光器的结构，其特征在于：所述的微片式激光器(1051、1052、1053、......105n)是由多片微片式光学元件(105n1、105n2、105n3)胶合成一体。

7.根据权利要求6所述的由阵列半导体光源泵浦阵列微片激光器的结构，其特征在于：所述的微片式光学元件(105n1、105n2、105n3)包括有：激光增益介质片、倍频晶体片、Walk-off晶体片、波片构成的基频输出的激光微片、倍频的激光微片、高次谐波的激光微片、OPO连续的激光微片、脉冲的激光微片。

8.根据权利要求1所述的由阵列半导体光源泵浦阵列微片激光器的结构，其特征在于：光纤阵列的耦合传输光纤(1031、1032、1033、......103n)独立固定或采用V型凹槽阵列固定于固定支架(102)上。

9.根据权利要求8所述的由阵列半导体光源泵浦阵列微片激光器的结构，其特征在于：所述的V型凹槽阵列的槽宽与耦合传输光纤(1031、1032、1033、......103n)的外径相匹配，槽间距与半导体激光器芯片间距相匹配。

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