CN207198397U - 一种将多分路半导体激光耦合进单根光纤的耦合系统 - Google Patents

Abstract

一种将多分路半导体激光耦合进单根光纤的耦合系统，包括热沉、半导体激光器、快轴准直镜、慢轴准直镜、反射棱镜、薄透镜、聚焦透镜和光纤；薄透镜的折射率大于反射棱镜的折射率，半导体激光器呈一条直线竖直安装在热沉上，每个半导体激光器对应位置前依次设置快轴准直镜和慢轴准直镜，反射棱镜与每个慢轴准直镜位置相对应，聚焦透镜在反射棱镜下方对应位置，光纤入光端在聚焦透镜出光端焦点处。本实用新型具有如下的优点：它不仅安装组合简单方便，还可以增加数量来提高其耦合效率，实现产出高功率密度激光。

Description

一种将多分路半导体激光耦合进单根光纤的耦合系统

技术领域

本实用新型涉及激光技术领域，具体设计一种将多分路半导体激光耦合进单根光纤的耦合系统。

背景技术

通过光纤输出的半导体激光器具有广泛的应用领域。无论是激光手术刀、还是工业激光打标、切割或全固体激光器和光纤激光器，都需要具有良好的光束质量、高功率密度并且使用灵活的激光光源。将半导体激光器耦合入单根光纤再输出，可以满足这种需求。实现高功率密度光纤输出激光的方法有两种：一是提高单个半导体激光器的输出光功率密度；二是将多个半导体激光器芯片输出的光组合后输出。

依赖于耦合技术的改进是目前获得大功率和超大功率激光输出的主要途径。如专利申请号CN201120534542.9所述的一种将多路分立半导体激光耦合入单根光纤的耦合系统，包括多路激光器，一阶梯热沉，一聚焦透镜，一耦合光纤；所述激光器通过过渡热沉安装于所述阶梯热沉的阶梯平面上，每一所述激光器前依次设有与激光器输出光束同轴的一快轴准直透镜、一使激光器输出光束以同一方向反射至所述聚集透镜入射面的反射棱镜；每一所述激光器输出端到其对应反射棱镜出射面的光程相等；所述聚集透镜出射面后设有与其同轴的所述耦合光纤；其中，所述反射棱镜为一全反射棱镜，所述全反射棱镜的入射面或出射面为一对所述激光器输出光束进行慢轴准直的柱面。此装置，激光器通过过渡热沉安装于所述阶梯热沉的阶梯平面上，且每一所述激光器前依次设有与激光器输出光束同轴的一快轴准直透镜，结构的安装与组合复杂；同时，只使用了一阶梯热沉，所耦合的只是一个阶梯热沉上的半导体激光器芯片输出的光，虽效率有所提高，但是当数量再增多时便会因折射或反射产生过多的损耗导致耦合效率低。

因而，现有的多分路半导体激光耦合进单根光纤的耦合系统，仍因其结构的原因存在着安装与组合复杂的不足；同时，其数量增加还会导致过多的损耗产生耦合效率低下的不足。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种将多分路半导体激光耦合进单根光纤的耦合系统，它不仅安装组合简单方便，还可以增加数量来提高其耦合效率，实现产出高功率密度激光。

本实用新型的目的是通过这样的技术方案实现：它包括热沉、半导体激光器、快轴准直镜、慢轴准直镜、反射棱镜、薄透镜、聚焦透镜和光纤；薄透镜的折射率大于反射棱镜的折射率，半导体激光器呈一条直线竖直安装在热沉上，每个半导体激光器对应位置前依次设置快轴准直镜和慢轴准直镜，反射棱镜与每个慢轴准直镜位置相对应，聚焦透镜在反射棱镜下方对应位置，光纤入光端在聚焦透镜出光端焦点处。

在本实用新型中，半导体激光器呈一条直线竖直安装在热沉上，每个半导体激光器对应位置前依次设置快轴准直镜和慢轴准直镜，反射棱镜与每个慢轴准直镜位置相对应，聚焦透镜在反射棱镜下方对应位置，光纤入光端在聚焦透镜出光端焦点处；半导体激光器发出的光束通过快轴准直镜对其快轴进行准直，然后经慢轴准直镜对其慢轴进行准直，再经反射棱镜反射最后合成一个光斑，再经聚焦透镜聚焦后耦合进光纤；此过程中热沉对于半导体激光器有散热的作用，避免温度过高而损坏或耦合效率低下；薄透镜的折射率大于反射棱镜的折射率，在保证下面发出激光光束不直接横向穿透的同时保证在上的激光发出的光束能够向下传输。

由于采用了上述技术方案，本实用新型具有如下的优点：它不仅安装组合简单方便，还可以增加数量来提高其耦合效率，实现产出高功率密度激光。

附图说明

本实用新型的附图说明如下：

图1是本实用新型的第一种示意图；

图2是本实用新型的第二种示意图；

图3是本实用新型的第三种示意图；

图4是本实用新型的第四种示意图；

图5是本实用新型的半导体激光的一种排列方式；

图6是图5产生光束的光斑示意图。

图中：1.热沉；2. 半导体激光器；3. 快轴准直镜；4. 慢轴准直镜；5. 反射棱镜；6. 薄透镜；7. 聚焦透镜；8. 光纤；9.光束；10.光斑。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1至图4所示，本实用新型包括热沉1、半导体激光器2、快轴准直镜3、慢轴准直镜4、反射棱镜5、薄透镜6、聚焦透镜7和光纤8；薄透镜6的折射率大于反射棱镜5的折射率，半导体激光器2呈一条直线竖直安装在热沉1上，每个半导体激光器2对应位置前依次设置快轴准直镜3和慢轴准直镜4，反射棱镜5与每个慢轴准直镜4位置相对应，聚焦透镜7在反射棱镜5下方对应位置，光纤8入光端在聚焦透镜7出光端焦点处。

在本实用新型中，半导体激光器2呈一条直线竖直安装在热沉1上，每个半导体激光器2对应位置前依次设置快轴准直镜3和慢轴准直镜4，反射棱镜5与每个慢轴准直镜4位置相对应，聚焦透镜7在薄透镜6下方对应位置，光纤8入光端在聚焦透镜7出光端焦点处；半导体激光器2发出的光束9通过快轴准直镜3对其快轴进行准直，然后经慢轴准直镜4对其慢轴进行准直，再经反射棱镜5反射最后合成一个光斑10，再经聚焦透镜7聚焦后耦合进光纤8；此过程中热沉1对于半导体激光器2有散热的作用，避免温度过高而损坏或耦合效率低下；薄透镜6的折射率大于反射棱镜5的折射率，在保证下面发出激光光束9不直接横向穿透的同时保证在上的激光发出的光束9能够向下传输。

如图2所示，慢轴准直镜4和反射棱镜5可以分离；如图1所示，慢轴准直镜4和反射棱镜5也可以胶合在一起；如图3和图4所示，慢轴准直镜4和反射棱镜5还可以是一个整体；无论哪种方式，均能实现光束8的慢轴准直和反射效果。

进一步地，在本实用新型中，快轴准直镜3、慢轴准直镜4、反射棱镜5、薄透镜6和聚焦透镜7的入射面或/和出射面镀增透膜；增透膜的设置，可以增加光束9的透光率，提高光束9的耦合效率。

进一步地，在本实用新型中，反射棱镜5的反射面镀反射膜；反射膜可以更好的对光束8起到反射的作用，提高光束9的耦合效率。

如图1至图3所示，反射棱镜5可以由两个直角棱镜胶合在一起也可以分开；如图4所示，反射棱镜5可以由两个直角棱镜组成，还可以是一整个四边形棱镜。无论哪种方式，均能实现光束9的反射效果。

进一步地，在本实用新型中，快轴准直镜3和慢轴准直镜4可以是棒镜或是柱面镜或是阵列透镜亦可以是一个或一个以上的球面镜或非球面镜；其作用就是对光束8进行快轴准直和慢轴准直。

进一步地，在本实用新型中，聚焦透镜7可以是一个球面透镜或非球面透镜，也可以是多个透镜组成的透镜组；其作用是对光束8进行聚焦，使其耦合到光纤8中，尽量减少光束9的损耗，提升其耦合效率。

进一步地，在本实用新型中，准直棒镜、准直透镜、反射棱镜、薄透镜和聚焦透镜的材料可以是BK7，也可以是其他玻璃材料。

图5为本实用新型中实施例之一，在热沉1上设有4乘4排列的半导体激光器；热沉可以为铝板，也可以是其他散热装置；半导体激光器2呈一条直线竖直安装在热沉1上。

图6是图5产生光束9的光斑示意图，两条平行光斑10轴线之间的距离为图6中两列半导体激光器竖直中心轴线之间的距离。

由于采用了上述技术方案，本实用新型具有如下的优点：它不仅安装组合简单方便，还可以增加数量来提高其耦合效率，实现产出高功率密度激光。

Claims (14)

1.一种将多分路半导体激光耦合进单根光纤的耦合系统，其特征在于：包括热沉（1）、半导体激光器（2）、快轴准直镜（3）、慢轴准直镜（4）、反射棱镜（5）、薄透镜（6）、聚焦透镜（7）和光纤（8）；薄透镜（6）的折射率大于反射棱镜（5）的折射率，半导体激光器（2）呈一条直线竖直安装在热沉（1）上，每个半导体激光器（2）对应位置前依次设置快轴准直镜（3）和慢轴准直镜（4），反射棱镜（5）与每个慢轴准直镜（4）位置相对应，聚焦透镜（7）在反射棱镜（5）下方对应位置，光纤（8）入光端在聚焦透镜（7）出光端焦点处。

2.根据权利要求1所述的将多分路半导体激光耦合进单根光纤的耦合系统，其特征在于：慢轴准直镜（4）和反射棱镜（5）可以分离，也可以胶合在一起，还可以是一个整体。

3.根据权利要求1或2所述的将多分路半导体激光耦合进单根光纤的耦合系统，其特征在于： 快轴准直镜（3）、慢轴准直镜（4）、反射棱镜（5）、薄透镜（6）和聚焦透镜（7）的入射面或/和出射面镀增透膜。

4.根据权利要求1或2所述的将多分路半导体激光耦合进单根光纤的耦合系统，其特征在于：反射棱镜（5）的反射面镀反射膜。

5.根据权利要求3所述的将多分路半导体激光耦合进单根光纤的耦合系统，其特征在于：反射棱镜（5）的反射面镀反射膜。

6.根据权利要求4所述的将多分路半导体激光耦合进单根光纤的耦合系统，其特征在于： 反射棱镜（5）可以由两个直角棱镜胶合在一起，也可以分开，还可以是个四边形棱镜整体。

7.根据权利要求5所述的将多分路半导体激光耦合进单根光纤的耦合系统，其特征在于： 反射棱镜（5）可以由两个直角棱镜胶合在一起，也可以分开，还可以是个四边形棱镜整体。

8.根据权利要求1、2、5、6或7所述的将多分路半导体激光耦合进单根光纤的耦合系统，其特征在于：快轴准直镜（3）和慢轴准直镜（4）可以是棒镜或是柱面镜或是阵列透镜亦可以是一个或一个以上的球面镜或非球面镜。

9.根据权利要求3所述的将多分路半导体激光耦合进单根光纤的耦合系统，其特征在于：快轴准直镜（3）和慢轴准直镜（4）可以是棒镜或是柱面镜或是阵列透镜亦可以是一个或一个以上的球面镜或非球面镜。

10.根据权利要求4所述的将多分路半导体激光耦合进单根光纤的耦合系统，其特征在于：快轴准直镜（3）和慢轴准直镜（4）可以是棒镜或是柱面镜或是阵列透镜亦可以是一个或一个以上的球面镜或非球面镜。

11.根据权利要1、2、5、6、7、9或10所述的将多分路半导体激光耦合进单根光纤的耦合系统，其特征在于：聚焦透镜（7）可以是一个球面透镜或非球面透镜或多个透镜组成的透镜组。

12.根据权利要3所述的将多分路半导体激光耦合进单根光纤的耦合系统，其特征在于：聚焦透镜（7）可以是一个球面透镜或非球面透镜或多个透镜组成的透镜组。

13.根据权利要4所述的将多分路半导体激光耦合进单根光纤的耦合系统，其特征在于：聚焦透镜（7）可以是一个球面透镜或非球面透镜或多个透镜组成的透镜组。

14.根据权利要8所述的将多分路半导体激光耦合进单根光纤的耦合系统，其特征在于：聚焦透镜（7）可以是一个球面透镜或非球面透镜或多个透镜组成的透镜组。