CN208569110U - 一种半导体激光器光纤耦合装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种半导体激光器光纤耦合装置，包括沿光路依序设置的半导体激光器、快轴准直透镜、慢轴准直透镜、第一三棱镜、第二三棱镜、二分之一波片、偏振合束棱镜、耦合透镜和光纤，半导体激光器输出的激光经快轴准直透镜和慢轴准直透镜依序准直后，再依序进入第一三棱镜和第二三棱镜中，使准直激光的慢轴方向光斑尺寸被压缩，快轴方向光斑尺寸保持不变，准直激光依序射入二分之一波片和偏振合束棱镜后，其慢轴方向的光斑尺寸再次被压缩，快轴方向光斑尺寸保持不变，最后经耦合透镜耦合后，将经过压缩的准直激光耦合射入光纤内，该方案可以缩小半导体激光器慢轴方向的光束尺寸，减小了其光参数积，提高了其光束质量，提高了耦合效率。

Description

一种半导体激光器光纤耦合装置

技术领域

本实用新型涉及光学技术领域，尤其是一种半导体激光器光纤耦合装置。

背景技术

光纤耦合半导体激光器具有电光转换效率高、体积小、功率大、可靠性高、等优点，因而在激光测距、泵浦激光器、材料处理、生物医疗等领域有着广阔的应用前景。而大发光面积的半导体激光器由于其光斑尺寸和发散角较大，使得普通的光学耦合系统很难高效地把大发光面积的半导体激光器的光耦合进小芯径光纤中。因此，要获得更广泛的应用，就必须采用光束整形方法，解决光束质量差、功率密度低的问题。

发明内容

针对现有技术的情况，本实用新型的目的在于提供一种实施可靠、能够提高耦合效率的半导体激光器光纤耦合装置。

为了实现上述的技术目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种半导体激光器光纤耦合装置，其包括沿光路依序设置的半导体激光器、快轴准直透镜（FAC）、慢轴准直透镜（SAC）、第一三棱镜、第二三棱镜、二分之一波片、偏振合束棱镜、耦合透镜和光纤，所述半导体激光器输出的激光经快轴准直透镜和慢轴准直透镜依序准直后，再依序进入第一三棱镜和第二三棱镜中，使准直激光的慢轴方向的光斑尺寸被压缩，快轴方向光斑尺寸保持不变，准直激光依序射入二分之一波片和偏振合束棱镜后，其慢轴方向的光斑尺寸再次被压缩，快轴方向光斑尺寸保持不变，慢轴方向的光经折叠压缩后，光参数积减小，最后经耦合透镜高效耦合射入光纤内。

进一步，所述半导体激光器为高功率LD，尤其是大光参数积的LD。

进一步，所述的第一三棱镜和第二三棱镜相互反向设置，经慢轴准直透镜射出的准直激光依序从第一三棱镜和第二三棱镜的直角面垂直射入，最后从第二三棱镜的斜面侧射出，其中，入射至第一三棱镜的准直激光平行于第二三棱镜斜面侧射出的准直激光，第一三棱镜的一直角边平行于入射至第一三棱镜的准直激光的慢轴方向。

进一步，所述二分之一波片的上边缘位于第二三棱镜射出准直激光的慢轴方向尺寸中心位置，所述通过二分之一波片的准直激光偏振旋转90度。

优选的，所述的偏振合束棱镜为一直角形的三角棱镜和一菱形棱镜胶合组成，所述三角棱镜用于入射准直激光的直角面高度为入射准直激光慢轴方向尺寸的一半。

优选的，所述菱形棱镜胶合斜面的高度尺寸，与三角棱镜用于入射准直光的直角面尺寸一致。

优选的，所述菱形棱镜与三角棱镜胶合的斜面的对称面上镀设有高反膜。

进一步，所述的耦合透镜为单透镜或组合透镜。

采用上述的技术方案，通过第一三棱镜和第二三棱镜，使准直激光的慢轴方向的光斑尺寸被压缩，而快轴方向光斑尺寸保持不变，再通过二分之一波片和偏振合束棱镜，对慢轴方向的光斑尺寸再次压缩，从而减少了半导体激光器发出激光的慢轴方向尺寸，有效提高了其光参数积，改善了其光束质量，使得耦合效率得到了提高。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的阐述：

图1为本实用新型其中一实施例的实施结构示意图。

图2为图1所示实施例对应的各处慢轴方向光斑变化简要示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型装置包括沿光路依序设置的半导体激光器101、快轴准直透镜（FAC）102、慢轴准直透镜（SAC）103、第一三棱镜104、第二三棱镜105、二分之一波片106、偏振合束棱镜、耦合透镜108和光纤109。

半导体激光器101输出的激光经快轴准直透镜102后，其快轴方向被准直，慢轴方向的发散角不变，然后再经过慢轴准直透镜103后，其慢轴方向被准直，而快轴方向的发散角不变，快轴和慢轴方向均被准直后的准直激光再依序经过第一三棱镜104和第二三棱镜105后，准直激光的慢轴方向的光斑尺寸被压缩（如图2中A位置至B位置的示意），但其快轴方向光斑尺寸保持不变，经一次压缩后的准直激光再依序射入二分之一波片106，二分之一波片106的光轴与慢轴偏振方向p光的夹角为45度，但由于二分之一波片106的上边缘位于快轴方向光斑的中心位置，所以其下半部分的光的偏振方向被旋转了90度，变成了s光，上半部分的光的偏振方向保持不变，仍为p光；而偏振合束棱镜由一块三角棱镜107A和一块菱形棱镜107B胶合而成，s光在菱形棱镜107B的上下底面全反射，P光顺利通过三角棱镜107A和菱形棱镜107B的胶合面，从而两束光被融合了在一起，形成了交叉偏振的光输出，使得，准直激光慢轴方向的光斑尺寸被压缩了一半（如图2所示的B位置到C位置），而其快轴方向尺寸仍然保持不变，慢轴方向的光经折叠压缩后，光参数积减小，最后经过耦合透镜108耦合进入到光纤109中。

其中，所述的耦合透镜108可以为单透镜或组合透镜，所述的第一三棱镜104和第二三棱镜105相互反向设置，经慢轴准直透镜射出的准直激光依序从第一三棱镜104和第二三棱镜105的直角面垂直射入，最后从第二三棱镜105的斜面侧射出，其中，入射至第一三棱镜104的准直激光平行于第二三棱镜105斜面侧射出的准直激光，第一三棱镜104的一直角边平行于入射至第一三棱镜104的准直激光的慢轴方向。

另外，作为偏振合束棱镜的其中一种优选实施方式，所述三角棱镜107A用于入射准直激光的直角面高度为入射准直激光快轴方向尺寸的一半，优选的，所述菱形棱镜107B的一斜面与三角棱镜107A的斜面尺寸相适应且相互胶合为一体，菱形棱镜107B位于其与三角棱镜107A胶合部的斜面高度尺寸与三角棱镜107A用于入射准直光的直角面尺寸一致，优选的，所述菱形棱镜107B与三角棱镜107A胶合的斜面的对称面上镀设有高反膜。

以上所述为本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本实用新型的教导，在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本实用新型的涵盖范围。

Claims (7)

1.一种半导体激光器光纤耦合装置，其特征在于：其包括沿光路依序设置的半导体激光器、快轴准直透镜、慢轴准直透镜、第一三棱镜、第二三棱镜、二分之一波片、偏振合束棱镜、耦合透镜和光纤，所述半导体激光器输出的激光经快轴准直透镜和慢轴准直透镜依序准直后，再依序进入第一三棱镜和第二三棱镜中，使准直激光的慢轴方向的光斑尺寸被压缩，快轴方向光斑尺寸保持不变，准直激光依序射入二分之一波片和偏振合束棱镜后，其慢轴方向的光斑尺寸再次被折叠压缩，快轴方向光斑尺寸保持不变，慢轴方向的光经折叠压缩后，光参数积减小，最后经耦合透镜高效耦合射入光纤内。

2.根据权利要求1所述的一种半导体激光器光纤耦合装置，其特征在于：所述的第一三棱镜和第二三棱镜相互反向设置，经慢轴准直透镜射出的准直激光依序从第一三棱镜和第二三棱镜的直角面垂直射入，最后从第二三棱镜的斜面侧射出，其中，入射至第一三棱镜的准直激光平行于第二三棱镜斜面侧射出的准直激光，第一三棱镜的一直角边平行于入射至第一三棱镜的准直激光的慢轴方向。

3.根据权利要求1所述的一种半导体激光器光纤耦合装置，其特征在于：所述二分之一波片的上边缘位于第二三棱镜射出准直激光的慢轴方向尺寸中心位置，所述通过二分之一波片的准直激光偏振旋转90度。

4.根据权利要求1所述的一种半导体激光器光纤耦合装置，其特征在于：所述的偏振合束棱镜为一直角形的三角棱镜和一菱形棱镜胶合组成，所述三角棱镜用于入射准直激光的直角面高度为入射准直激光慢轴方向尺寸的一半。

5.根据权利要求4所述的一种半导体激光器光纤耦合装置，其特征在于：所述菱形棱镜胶合斜面的高度尺寸，与三角棱镜用于入射准直光的直角面尺寸一致。

6.根据权利要求4所述的一种半导体激光器光纤耦合装置，其特征在于：所述菱形棱镜与三角棱镜胶合的斜面的对称面上镀设有高反膜。

7.根据权利要求1所述的一种半导体激光器光纤耦合装置，其特征在于：所述的耦合透镜为单透镜或组合透镜。