CN204905644U - 一种激光耦合系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种激光耦合系统，包括：多个用于发射激光光束的激光器芯片、与所述激光器芯片对应的快轴准直透镜、与所述激光器芯片对应的慢轴准直透镜、与所述激光器芯片对应的反射棱镜、与所述激光器芯片底部连接的基座、聚焦透镜和光纤；所述激光器芯片发出的激光光束依次经过所述快轴准直透镜、所述慢轴准直透镜、所述反射棱镜和所述聚焦透镜；所述反射棱镜将激光光束90°反射进所述聚焦透镜；所述聚焦透镜将各个激光器芯片的激光光束耦合进所述光纤；所述各个反射棱镜与对应的慢轴准直透镜的距离按各个反射棱镜到所述聚焦透镜的距离的大小进行设置。本申请各个反射棱镜间的间隔可以调整，从而实现更高的耦合效率和光纤输出光能量密度分布。

Description

一种激光耦合系统

技术领域

本实用新型涉及激光技术领域，特别是涉及一种激光耦合系统。

背景技术

随着市场对光纤激光器的功率及效率的要求不断提高，作为光纤激光器的核心光学元部件—高功率光纤耦合半导体激光器，市场对其输出功率，效率及光束质量也有了更高的要求。

如图1和图2所示，是现有技术的多芯片光纤耦合半导体激光器，其中，激光器芯片101焊接在不同高度的台阶上，激光器芯片101发出的激光光束依次经过快轴准直透镜102、慢轴准直透镜103、反射镜104和聚焦透镜105，聚焦透镜105将经过光束耦合进光纤106。

现有的多芯片光纤耦合半导体激光器，把芯片焊接不同高度的台阶上，然后经过快慢轴准直透镜准直，由不同高度的反射镜水平反射到聚焦镜上，最后聚焦耦合到水平光纤中；该设计受限于台阶之间的高度差，输出光纤中的功率大小以及能量密度相对偏差，由于芯片贴在不同高度的台阶上，整体距离散热底面距离较大，热阻相对偏大，传热效率偏低，而且要求多款反射镜样式，对台阶及反射镜加工精度要求较高。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本实用新型以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种激光耦合系统。

为了解决上述问题，本实用新型公开了一种激光耦合系统，包括：多个用于发射激光光束的激光器芯片、与所述激光器芯片对应的快轴准直透镜、与所述激光器芯片对应的慢轴准直透镜、与所述激光器芯片对应的反射棱镜、与所述激光器芯片底部连接的基座、聚焦透镜和光纤；

所述激光器芯片发出的激光光束依次经过所述快轴准直透镜、所述慢轴准直透镜、所述反射棱镜和所述聚焦透镜；所述反射棱镜将激光光束90°反射进所述聚焦透镜；所述聚焦透镜将各个激光器芯片的激光光束耦合进所述光纤；

所述各个反射棱镜与对应的慢轴准直透镜的距离按各个反射棱镜到所述聚焦透镜的距离的大小进行设置。

优选的，所述反射棱镜从靠近至远离所述聚焦透镜的方向依次错落设置以使所述反射棱镜的射出激光光束两两之间不相互遮挡。

优选的，所述激光器芯片的基座的高度相同。

优选的，还包括：壳体；

所述激光器芯片的基座、所述快轴准直透镜、所述慢轴准直透镜、所述反射棱镜和所述聚焦透镜设置在所述壳体之上。

优选的，所述各个反射棱镜的规格相同。

优选的，所述壳体为高导热金属壳体。

本实用新型包括以下优点：

在本申请实施例中，可以通过设置可以各个位置可调的反射棱镜一调整反射棱镜之间的间距，有效的减少各个光束之间的距离，从而实现更高的耦合效率和光纤输出光能量密度分布。

在本申请实施例中，使用高度相同的基座而不需要使用等高台阶的基座，而制造水平基座相比制造等高台阶基座更加简单，因而本申请与传统的耦合结构相比，降低了加工难度。

本申请中使用较低的水平基座使得激光器芯片与外壳的距离减少，热阻更低，散热能力更强，可提高激光器芯片长期工作稳定性。

附图说明

图1是现有技术的多芯片光纤耦合半导体激光器；

图2是现有技术的多芯片光纤耦合半导体激光器；

图3是本实用新型的一种激光耦合系统的示意图；

图4是本实用新型的一种激光耦合系统的示意图；

图5是本实用新型的一种激光耦合系统的示意图；

图6是本实用新型中一种反射棱镜的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

本实用新型的核心构思之一在于，在光纤耦合结构中，采用可调节不同芯片发光光束间距的位置的反射棱镜来将光束反射进聚焦透镜，从而实现更高的耦合效率和光纤输出光能量密度分布。

参照图3、4、5是本实用新型的一种激光耦合系统不同角度的示意图，具体可以包括：多个用于发射激光光束的激光器芯片301、与所述激光器芯片对应的快轴准直透镜302、与所述激光器芯片对应的慢轴准直透镜303、与所述激光器芯片对应的反射棱镜304、与所述激光器芯片底部连接的基座305、聚焦透镜306和光纤307；

所述激光器芯片301发出的激光光束依次经过所述快轴准直透镜302、所述慢轴准直透镜303、所述反射棱镜304和所述聚焦透镜306；所述反射棱镜304将激光光束90°反射进所述聚焦透镜306；所述聚焦透镜306将各个激光器芯片301的激光光束耦合进所述光纤307；

所述各个反射棱镜304与对应的慢轴准直透镜303的距离按各个反射棱镜304到所述聚焦透镜306的距离的大小进行设置。在本申请中，各个反射棱镜304与对应的慢轴准直透镜303的距离按各个反射棱镜304到聚焦透镜306的距离的大小进行设置。与聚焦透镜306的距离越近的反射棱镜304，与对应的慢轴准直透镜303的距离就越近。

作为本申请实施例的一种优选示例，所述反射棱镜304从靠近至远离所述聚焦透镜306的方向依次错落设置以使所述反射棱镜304的射出激光光束两两之间不相互遮挡。

为了使与聚焦透镜306的距离较远的反射棱镜304反射的光束不被与聚焦透镜306的距离较近的反射棱镜304所阻挡。需要调整各个反射棱镜304的位置，使得各个反射棱镜304之间具有一定的间隔。在不阻挡相邻反射棱镜304的光束的条件下，可以不断调整反射棱镜304之间的间隔，以将各个光束的间隔压缩到最小。

作为本申请实施例的一种优选示例，所述激光器芯片301的基座308的高度相同。

在本申请实施例中，各个激光器芯片301的基座305高度都是相同的，因而贴在基座305的上的各个激光器芯片301出射的激光的高度都是相同的，激光光束依次通过快轴准直透镜302、慢轴准直透镜303、反射棱镜304和聚焦透镜306。反射棱镜304将激光光束90°反射进聚焦透镜306。各个快轴准直透镜离对应的激光器芯片的距离相同，各个慢轴准直透镜离对应的快轴准直透镜的距离相同。

在本申请实施例中，可以通过调整各个反射棱镜的间距，有效的减少各个光束之间的距离，从而实现更高的耦合效率和光纤输出光能量密度分布；而传统的耦合结构为了保证生产过程中不同相邻光束的反射镜不会挡住后一束光，基座设置成台阶状，台阶之间的高度会留有一定的余量，导致耦合时由于受限于台阶之间的高度差，无法调整不同光束的距离，在相同数目的光束条件下，光束之间的距离偏大，从而导致耦合效率偏低，光纤输出的光能量密度分布也会相对偏低。

并且由于只使用高度相同的基座而不需要使用等高台阶的基座，而制造水平基座相比制造等高台阶基座更加简单，因而本申请与传统的耦合结构相比，降低了加工难度。

作为本申请实施例的一种优选示例，所述激光耦合系统还包括：壳体308；

所述激光器芯片的基座305、所述快轴准直透镜302、所述慢轴准直透镜303、所述反射棱镜304和所述聚焦透镜305设置在所述壳体308之上。

优选的，所述壳体308具体可以为高导热金属壳体，例如：无氧铜壳体。采用高导热金属作壳体，可以得到很好散热性。

另外，由于只使用高度相同的基座而不需要使用等高台阶的基座。较低的基座使得激光器芯片与外壳的距离减少，使得散热效果更好。

参照图6是本申请实施例中一种反射棱镜的示意图。其中，经快轴准直透镜和慢轴准直透镜扩束之后的激光光束，平行入射到反射棱镜中，由于反射面的存在一定的坡度，水平光束经过反射面反射后，变成垂直光束。在本申请实施例中，各个反射棱镜的规格相同。

由于本申请实施例将激光器芯片301贴在高度相等的水平的基座305上，入射到反射棱镜304的高度都是相同的，因而采用的反射棱镜304的规格都需要相同，而传统的耦合结构中，由于采用了台阶状的基座，各个激光器芯片出射的激光入射的反射镜的高度都是不同，因而需要制造不同规格的反射棱镜。与传统的耦合结构相比，本申请实施例的降低了加工精度的要求。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本实用新型所提供的一种激光耦合系统，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (6)

1.一种激光耦合系统，其特征在于，包括：多个用于发射激光光束的激光器芯片、与所述激光器芯片对应的快轴准直透镜、与所述激光器芯片对应的慢轴准直透镜、与所述激光器芯片对应的反射棱镜、与所述激光器芯片底部连接的基座、聚焦透镜和光纤；

所述激光器芯片发出的激光光束依次经过所述快轴准直透镜、所述慢轴准直透镜、所述反射棱镜和所述聚焦透镜；所述反射棱镜将激光光束90°反射进所述聚焦透镜；所述聚焦透镜将各个激光器芯片的激光光束耦合进所述光纤；

所述各个反射棱镜与对应的慢轴准直透镜的距离按各个反射棱镜到所述聚焦透镜的距离的大小进行设置。

2.根据权利要求1所述的激光耦合系统，其特征在于，所述反射棱镜从靠近至远离所述聚焦透镜的方向依次错落设置以使所述反射棱镜的射出激光光束两两之间不相互遮挡。

3.根据权利要求1或2所述的激光耦合系统，其特征在于，所述激光器芯片的基座的高度相同。

4.根据权利要求1或2所述的激光耦合系统，其特征在于，还包括：壳体；

所述激光器芯片的基座、所述快轴准直透镜、所述慢轴准直透镜、所述反射棱镜和所述聚焦透镜设置在所述壳体之上。

5.根据权利要求4所述的激光耦合系统，其特征在于，所述壳体为高导热金属壳体。

6.根据权利要求1或2所述的激光耦合系统，其特征在于，所述各个反射棱镜的规格相同。