CN206059905U - 半导体激光器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种半导体激光器，其包括：N个LD泵浦源、均与该N个LD泵浦源连接的N*1泵浦合束器、以及与该N*1泵浦合束器连接的输出光纤；其中，LD泵浦源为带尾纤的半导体二极管激光器；N≥1。本实用新型半导体激光器，无需通过空间合束即可实现半导体激光的光纤输出；N*1泵浦合束器的输入光纤数目如果是30支以上，每支LD泵浦源的输出功率如果按照150W计算，可以实现超过4000W的功率输出；半导体激光器内部除封装好的LD泵浦源之外再无微光学整形镜片，因此整个结构可靠性高，输出稳定；通过调整泵浦源的数量和功率，则可以实现激光器最最大输出功率从几百瓦到几千瓦之间的调整，方便根据不同用途来生产不同功率的激光器。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种半导体激光器。
背景技术
在激光融覆、激光3D打印和激光淬火、激光清洗等加工行业，现有横流CO2激光器由于体积大、能耗高、不能使用光纤进行柔性传输等缺点，CO2激光器已经逐步被高功率半导体激光器所取代。
半导体激光器的输出波长在1μm左右，该波长金属材料有较高的吸收率并且能够使用光纤传输，因此在给激光加工带来很大方便。高功率半导体激光器的特点为功率高(可以超过10kW)、转换效率高(电-光转换效率超过40％)、体积小，但是光束质量比较差。
由于激光融覆、淬火和3D打印以及表面处理等行业对激光输出功率要求较高但是对光束质量要求较低，因此半导体激光器被广泛应用于上述行业也在情理之中。
半导体激光器的光束质量在快慢轴上有明显差别。单个半导体二极管激光器发出的光束，慢轴方向的光束质量远大于快轴方向的光束质量。因此半导体激光器如果要实现大功率输出，需要将多个半导体二极管进行整形、合束。过去由于光纤合束器制作工艺复杂，价格昂贵，半导体激光器大部分使用空间整形合束。空间整形合束的基本原理是将半导体二极管首先进行快轴方向的准直，然后将准直后的光斑在慢轴方向进行分割，然后移位-重排。重排后的光斑快轴和慢轴方向的光束质量保持大致相等，然后通过非球面镜进行整形，最终耦合进传输出光纤。
对于千瓦级以上的半导体激光器来说，如果将输出光束整形成能够耦合进光纤，需要大量的准直镜，非球面镜，反射镜，阶梯镜等。为了保证光束稳定，整个装置散热需要微循环结构，并且镜片加工调试难度都很大，一旦发生故障维护比较困难。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种可以实现激光器最最大输出功率从几百瓦到几千瓦之间的调整、且方便根据不同用途来生产不同功率的半导体激光器。
本实用新型提供一种半导体激光器，其包括：N个LD泵浦源、均与该N个LD泵浦源连接的N*1泵浦合束器、以及与该N*1泵浦合束器连接的输出光纤；其中，LD泵浦源为带尾纤的半导体二极管激光器；N≥1。
优选地，所述尾纤的直径为100μm至110um。
优选地，N*1泵浦合束器为31*1合束器。
优选地，N*1泵浦合束器为19*1合束器。
优选地，N*1泵浦合束器为7*1合束器。
优选地，所述输出光纤的输出端连接外接的光纤头。
本实用新型半导体激光器，无需通过空间合束即可实现半导体激光的光纤输出。合束器的输入光纤数目如果是30支以上，每支LD泵浦源的输出功率如果按照150W计算，那么本半导体激光器最终可以实现超过4000W的功率输出，因为N*1泵浦合束器的合束效率相比空间合束较高，能够达到95％以上；半导体激光器内部除封装好的LD泵浦源之外再无微光学整形镜片，因此整个结构可靠性高，输出稳定；通过调整泵浦源的数量和功率，则可以实现激光器最最大输出功率从几百瓦到几千瓦之间的调整，方便根据不同用途来生产不同功率的激光器。
附图说明
图1为本实用新型半导体激光器的结构示意图；
图2为图1所示半导体激光器的泵浦源围为31的结构示意图；
图3为图1所示半导体激光器的7*1合束器的切面图。
具体实施方式
下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的描述。
本实用新型半导体激光器为采用光纤合束器进行合束的高功率半导体激光器，如图1所示，本半导体激光器包括：N个LD泵浦源1、均与该N个LD泵浦源1连接的N*1泵浦合束器2、以及与该N*1泵浦合束器2连接的输出光纤3。其中，N≥1。
LD是Laser Diode的缩写，翻译成中文为半导体激光器。
其中，LD泵浦源1为带尾纤11的半导体二极管激光器，每个LD泵浦源1的发光功率可以达到近200W；LD泵浦源1为经过光束整形的半导体巴条，通过尾纤输出；尾纤11的直径一般为100um-110um，最常用为105μm，数值孔径一般为NA＝0.22。
泵浦光合束器2为N*1合束器，N为LD泵浦源1的需求数量。根据合束器的制作工艺难易程度，一般N选择为能够使输入光纤能够组成内切于圆的数量，比如7、19、31等，图2为一个31*1合束器的结构示意图，即N为31；图3为一个7*1合束器的切面示意图，即N为7。合束器输入光纤的数量N和LD泵浦源1的数量N保持一致。经过合束器2合束之后的光，通过输出光纤3对外输出至标准QBH光纤头4，即：输出光纤3的输出端连接外接的光纤头4，半导体激光器最终连接激光加工头用于加工。
本实用新型半导体激光器，无需通过空间合束即可实现半导体激光的光纤输出。合束器的输入光纤数目如果是30支以上(本实用新型最佳实施例为N为31)，每支LD泵浦源1的输出功率如果按照150W计算，那么本半导体激光器最终可以实现超过4000W的功率输出。因为合束器的合束效率相比空间合束较高，能够达到95％以上。激光器内部除封装好的LD泵浦源之外再无微光学整形镜片，因此整个结构可靠性高，输出稳定。通过调整泵浦源的数量和功率，则可以实现激光器最最大输出功率从几百瓦到几千瓦之间的调整，方便根据不同用途来生产不同功率的激光器。
对于目前拉锥熔融制作合束器技术来说，将30支芯径105μm的输入光纤合束到500μm以上的传输出光纤中去是方便实现的。该方案能量主要损失点主要在合束器合束上，因此合束器部分需要散热良好，一般采用将合束器贴合在金属冷却板上，冷却板内部采用循环水冷却。
本实用新型使用带尾纤的半导体模块作为泵浦源，通过光纤合束器将泵浦源的发出的激光，耦合进传输出光纤进行传输。
以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种半导体激光器，其特征在于，其包括：N个LD泵浦源、均与该N个LD泵浦源连接的N*1泵浦合束器、以及与该N*1泵浦合束器连接的输出光纤；其中，LD泵浦源为带尾纤的半导体二极管激光器；N≥1。
2.根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于：所述尾纤的直径为100μm至110um。
3.根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于：N*1泵浦合束器为31*1合束器。
4.根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于：N*1泵浦合束器为19*1合束器。
5.根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于：N*1泵浦合束器为7*1合束器。
6.根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于：所述输出光纤的输出端连接外接的光纤头。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201621061085.5U CN206059905U (zh) | 2016-09-18 | 2016-09-18 | 半导体激光器 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
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Publications (1)
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| CN206059905U true CN206059905U (zh) | 2017-03-29 |
Family
ID=58370611
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN206059905U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109596564A (zh) * | 2018-10-12 | 2019-04-09 | 上海禾赛光电科技有限公司 | 一种激光器控制装置、阵列及控制方法 |
| CN113572016A (zh) * | 2021-07-02 | 2021-10-29 | 无锡锐科光纤激光技术有限责任公司 | 半导体激光器 |
| CN114336239A (zh) * | 2021-12-24 | 2022-04-12 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种功率可调的激光电源系统和激光淬火设备 |
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2016
- 2016-09-18 CN CN201621061085.5U patent/CN206059905U/zh active Active
Cited By (3)
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| CN114336239A (zh) * | 2021-12-24 | 2022-04-12 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种功率可调的激光电源系统和激光淬火设备 |
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