CN203117474U

CN203117474U - 激光器封装耦合器件

Info

Publication number: CN203117474U
Application number: CN 201320080589
Authority: CN
Inventors: 王涛
Original assignee: Individual
Current assignee: Shenzhen Boruipu Science & Technology Co ltd
Priority date: 2013-02-21
Filing date: 2013-02-21
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2023-02-21

Abstract

本实用新型涉及一种激光器封装耦合器件，包括底材，所述激光器封装耦合器件还包括：底部壳体，所述底材固定在所述底部壳体上且在垂直于所述底部壳体的方向上具有均匀的厚度，多个台阶面，设置在所述底材上且垂直于所述底部壳体，所述台阶面彼此平行且各台阶面依次以等距离彼此间隔；多个芯片，分别固定设置在各台阶面上；用于对所述芯片发出的光束进行准直的多个准直透镜；用于对来自所述准直透镜的光线进行反射的反射镜；以及用于耦入被所述反射镜反射的光束的光纤。本实用新型的激光器封装耦合器件可解决传统技术中散热不均的问题。

Description

激光器封装耦合器件

技术领域

本实用新型涉及一种激光器封装耦合器件。

背景技术

激光二极管因能够输出高功率、高集中度的光束而应用于多种场合。但是仅仅将单个激光二极管输出的光束耦入光纤是不够的，其输出通常被限制在10w左右，无法达到更高的功率。在很多器件中，为了增加耦入光纤的光束的亮度和功率，需要将多个激光二极管发出的光束耦入同一光纤，例如巴（bar）条列阵或者叠阵等封装耦合器件，它们可满足大功率输出的要求，达到百瓦甚至千瓦，但是这些封装耦合器件往往受限于复杂的制造工艺，产生量率低、可靠性较差、光线输出尺寸大、光斑亮度不够等问题。

多管封装耦合器件在可靠性、光斑质量及应用方面有很大的优势。图1是现有技术中一种多管封装耦合器件的示意图。如图1所示，该多管封装耦合器件包括设置在承载座150上的多个激光二极管120.1-120.3，各个激光二极管120.1-120.3之间在垂直方向上存在高度差。激光二极管120.1-120.3发出的光束分别经过准直镜154.1-154.3、158.1-158.3准直后，又分别经反射镜162.1-162.3、以及反射镜170反射，最后经过聚焦透镜174汇聚后耦入光纤180。

这种多管封装耦合器件的缺陷在于，此种技术要求高精确的机械加工过程以及回流焊工艺控制，由于各个激光二极管与散热承载座150之间的高度差异，造成每个各个激光二极管的散热不均，同时在光耦合过程中大大降低了光斑和光束质量控制的工艺窗口，这使得此类多管封装耦合器件的制造工艺复杂、量率不稳定、生产制造成本高。随着功率要求的不断提升，更多的芯片以及微光学元件需要组装在同一器件中，这种技术很难支持更高功率产品的量产化及合理的成本控制。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的多管封装耦合器件中、各个激光二极管的高度差异造成散热不均的缺陷，提供一种激光器封装耦合器件，可使得各个激光二极管均匀散热。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种激光器封装耦合器件，包括底材，所述激光器封装耦合器件还包括：

底部壳体，所述底材固定在所述底部壳体上且在垂直于所述底部壳体的方向上具有均匀的厚度，

多个台阶面，设置在所述底材上且垂直于所述底部壳体，所述台阶面彼此平行且各台阶面依次以等距离彼此间隔；

多个芯片，分别固定设置在各台阶面上；

用于对所述芯片发出的光束进行准直的多个准直透镜；

用于对来自所述准直透镜的光线进行反射的反射镜；以及

用于耦入被所述反射镜反射的光束的光纤。

根据本实用新型所述的激光器封装耦合器件，在垂直于各台阶面的方向上，各反射镜依次等间距错开排列。

根据本实用新型所述的激光器封装耦合器件，所述激光器封装耦合器件还包括用于接收来自各反射镜的光束的会聚透镜，所述会聚透镜位于所述反射镜与所述光纤之间。

根据本实用新型所述的激光器封装耦合器件，所述多个准直透镜包括：快轴准直透镜，固定在所述台阶面上且位于所述芯片的前方。

根据本实用新型所述的激光器封装耦合器件，所述多个准直透镜包括：慢轴准直透镜，固定在所述底部壳体上。

根据本实用新型所述的激光器封装耦合器件，所述每个芯片及其对应的快轴准直透镜、慢轴准直透镜、以及反射镜均位于同一直线上，且平行于第一方向。

根据本实用新型所述的激光器封装耦合器件，所述反射镜与所述第一方向之间有45度的夹角。

根据本实用新型所述的激光器封装耦合器件，所述多个反射镜沿着垂直于各台阶面的第二方向朝向所述会聚透镜投影后，均位于所述会聚透镜的范围内。

实施本实用新型的激光器封装耦合器件，具有以下有益效果：由于芯片所在的台阶面垂直于底部壳体，而底材在垂直于底部壳体的第三方向Z上具有均匀不变的厚度，因此每个芯片通过底材到底部壳体的传热路径是相同的，可解决传统技术中散热不均的问题。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是现有技术中一种多管封装耦合器件的示意图；

图2是本实用新型中激光器封装耦合器件的分解示意图；

图3是本实用新型中耦入光纤的合成光束的截面图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图2是本实用新型中激光器封装耦合器件的分解示意图。如图2所示，本实用新型中的激光器封装耦合器件200包括底部壳体201、以及固定在底部壳体201上的底材202。其中底部壳体201呈平板状。为方便描述，将平行于底部壳体201的方向定义为第一方向X，将平行于底部壳体201、但垂直于第一方向X的方向定义为第二方向Y，将垂直于底部壳体201的方向定义第三方向Z。各方向如图1所示，但不用于限制本实用新型。

底材202也呈平板状，在垂直于底部壳体201的第三方向Z上具有均匀不变的厚度。作为散热组件，底材202优选地由导热性能佳的材料制成，例如铜等金属。在底材202上设有多个台阶面203，这些台阶面203垂直于底部壳体201。各级台阶面203在第一方向X上彼此平行，且各台阶面203在第二方向Y上依次以等距离彼此间隔。在每个台阶面203上，均固定设置有芯片204，各芯片204均包括激光二极管。在图示的实施例中，示出了五个芯片204，但是本实用新型并不限于此，芯片204的数量可以根据需要设置，例如两个、三个、八个等。各芯片204可以通过例如导热胶固定到台阶面203上。

这些芯片204在工作状态下可发出光束，光束平行于第一方向X出射。光束的慢轴平行于第三方向Z，快轴平行于第二方向Y；在慢轴上光束具有较低的发散度；在快轴上光束具有相对较高的发散度。

在各级台阶面203上、各芯片204的前方，还固定设置有快轴准直透镜205，该快轴准直透镜205位于光束的行进路线上，用于沿着快轴对出射的光束进行准直。在光束的前进方向上，还设置有慢轴准直透镜206，用于沿着慢轴对光束进行准直。这些慢轴准直透镜206通过例如粘合剂固定在底部壳体201上。

在各光束的前进方向上，还设置有反射镜207。每个芯片204及其对应的快轴准直透镜205、慢轴准直透镜206、以及反射镜207均位于同一直线上，且平行于第一方向X。反射镜207用于反射光束，使其改变行进方向。优选地，各反射镜207与第一方向X之间有45度的夹角，当光束入射到反射镜207上以后，被反射镜207反射并沿着第二方向Y行进。这些反射镜207通过例如粘合剂固定在底部壳体201上。

在底部壳体201上，还固定设置有会聚透镜208和光纤209。会聚透镜208位于反射镜207和光纤209之间，用于接收来自各反射镜207的光束，并对光束进行汇聚。光纤209用于耦入来自会聚透镜208的合成光束。

图3是本实用新型中耦入光纤的合成光束的截面图。结合图2和图3，为了使得各光束能够组合但不彼此重叠，在垂直于各台阶面203的第二方向Y上，各反射镜207依次等距错开排列。具体而言，这多个反射镜207沿着相同的方向（也就是，第二方向Y）朝向会聚透镜208投影以后，均位于会聚透镜208的范围内，且各反射镜207沿着第一方向X以等间距排列。这样，各光束到达会聚透镜208后，在会聚透镜208的范围彼此间隔排列且没有彼此重叠。

与现有技术不同的是，在会聚透镜208处形成的合成光束中，各光束的慢轴并不是水平且从下至上依次排列的，而是竖直且从左到右依次排列的。合成光束的截面整体呈方形，比较接近圆形，之后可被耦入光纤209。

以下描述本实用新型的激光器封装耦合器件的制造方法：

1）将各芯片204组装到底材202的各个台阶面203上；

2）将各芯片204接通电源，同时调整快轴准直透镜205至最佳耦合位置后，将快轴准直透镜205固定，重复该步骤在每个光路上固定快轴准直透镜205；

3）将以上半成品焊接到底部壳体201上；

4）将慢轴准直透镜206设置在光束行进路径上并进行调节，达到理想位置及光斑要求后，将慢轴准直透镜206固定在底部壳体201上；重复该步骤在每个光路上固定慢轴准直透镜206；

5）将反射镜207设置在光束行进路径上并进行调节，使光束反射预定的角度（例如，90度）入射到相应位置后，将反射镜207固定到底部壳体201上；重复该步骤在每个光路上固定反射镜207；

6）放置会聚透镜208并进行调节，使合成光斑的整体位置达到理论中心的位置后，将会聚透镜208固定到底部壳体201上；

7）将光纤209放置到底部壳体201上，并监控光纤209输出的光功率，调节光纤209相对于会聚透镜208的位置，直至光功率达到最大，将光纤209固定到底部壳体201上。此时合成光斑将均匀入射到光纤209中。

在本实用新型的激光器封装耦合器件200中，由于芯片204所在的台阶面203垂直于底部壳体201，而底材202在垂直于底部壳体201的第三方向Z上具有均匀不变的厚度，因此每个芯片204通过底材202到底部壳体201的传热路径是相同的，可解决传统技术中散热不均的问题。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种激光器封装耦合器件，包括底材，其特征在于，所述激光器封装耦合器件还包括：

多个芯片，分别固定设置在各台阶面上；

用于对所述芯片发出的光束进行准直的多个准直透镜；

用于对来自所述准直透镜的光线进行反射的反射镜；以及

用于耦入被所述反射镜反射的光束的光纤。

2.根据权利要求1所述的激光器封装耦合器件，其特征在于，在垂直于各台阶面的方向上，各反射镜依次等间距错开排列。

3.根据权利要求2所述的激光器封装耦合器件，其特征在于，所述激光器封装耦合器件还包括用于接收来自各反射镜的光束的会聚透镜，所述会聚透镜位于所述反射镜与所述光纤之间。

4.根据权利要求3所述的激光器封装耦合器件，其特征在于，所述多个准直透镜包括：快轴准直透镜，固定在所述台阶面上且位于所述芯片的前方。

5.根据权利要求4所述的激光器封装耦合器件，其特征在于，所述多个准直透镜包括：慢轴准直透镜，固定在所述底部壳体上。

6.根据权利要求5所述的激光器封装耦合器件，其特征在于，所述每个芯片及其对应的快轴准直透镜、慢轴准直透镜、以及反射镜均位于同一直线上，且平行于第一方向。

7.根据权利要求6所述的激光器封装耦合器件，其特征在于，所述反射镜与所述第一方向之间有45度的夹角。

8.根据权利要求3所述的激光器封装耦合器件，其特征在于，所述多个反射镜沿着垂直于各台阶面的第二方向朝向所述会聚透镜投影后，均位于所述会聚透镜的范围内。