CN212968496U - 半导体激光器封装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例涉及半导体激光器技术领域，提供一种半导体激光器封装结构。该半导体激光器封装结构包括底座，以及分别安装于底座的光源组件、光束整形组件、反射组件和输出组件；光源组件包括第一半导体激光器和多个第二半导体激光器，第一半导体激光器和第二半导体激光器所产生的激光光束分别经光束整形组件准直形成第一准直光束和第二准直光束；反射组件包括多个第二反射镜，输出组件包括第一输出组件和第二输出组件，第一准直光束经第一输出组件耦合输出，多个第二准直光束经多个第二反射镜反射并合束后经第二输出组件耦合输出。本实用新型实施例提供的半导体激光器封装结构节省了光纤激光器中泵源所占空间，节约了制作成本。

Description

半导体激光器封装结构

技术领域

本实用新型涉及半导体激光器技术领域，尤其涉及一种半导体激光器封装结构。

背景技术

随着半导体激光器的广泛应用，对其功率提出了越来越高的要求，目前，通过半导体激光合束技术对多个半导体激光器的光束进行合束耦合以获得较高的输出功率和亮度。主要是通过相干合束或者非相干合束将多个半导体激光器输出的光束合成一束，然后通过光学系统聚焦耦合进光纤。光纤的匀光作用可以改善半导体激光器的光场分布并提高激光光源的输出功率和亮度。

半导体激光器在光纤激光器中作为泵源，主要用作光纤激光器的激励源。现有的光纤激光器需要同时用到低功率的种子泵源和高功率的放大泵源。种子泵源和放大泵源分别通过两个相互独立的半导体激光器封装结构耦合输出，使得泵源整体占用了光纤激光器较大的空间，且制作成本较高。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种半导体激光器封装结构，用以解决现有技术中光纤激光器的泵源整体占用空间大且制作成本高的问题。

本实用新型实施例提供一种半导体激光器封装结构，包括底座，以及分别安装于所述底座的光源组件、光束整形组件、反射组件和输出组件；

所述光源组件包括第一半导体激光器和多个第二半导体激光器，所述第一半导体激光器和第二半导体激光器所产生的激光光束分别经所述光束整形组件准直形成第一准直光束和第二准直光束；

所述反射组件包括多个第二反射镜，所述输出组件包括第一输出组件和第二输出组件，所述第一准直光束经所述第一输出组件耦合输出，多个所述第二准直光束经多个所述第二反射镜反射并合束后经所述第二输出组件耦合输出。

根据本实用新型一个实施例的半导体激光器封装结构，所述反射组件还包括第一反射镜，所述第一准直光束经所述第一反射镜反射后经所述第一输出组件耦合输出。

根据本实用新型一个实施例的半导体激光器封装结构，所述第一半导体激光器与多个所述第二半导体激光器并排设置。

根据本实用新型一个实施例的半导体激光器封装结构，所述第一输出组件和第二输出组件均包括耦合透镜、输出光纤以及固定连接所述耦合透镜和所述输出光纤的耦合器块，所述耦合透镜用于将所述第一准直光束或经多个所述第二反射镜反射并合束的光束聚焦于所述输出光纤。

根据本实用新型一个实施例的半导体激光器封装结构，所述耦合器块设有定位槽，所述输出光纤固定于所述定位槽，所述耦合透镜固定于所述耦合器块的端面，所述定位槽的一端对准所述耦合透镜的光轴。

根据本实用新型一个实施例的半导体激光器封装结构，所述耦合器块靠近所述耦合透镜的一端设有孔径光阑，所述定位槽的中心轴与所述孔径光阑的中心轴共线。

根据本实用新型一个实施例的半导体激光器封装结构，所述耦合器块设有溢胶槽，所述溢胶槽位于所述耦合透镜与所述定位槽之间，所述溢胶槽的槽底低于所述定位槽的槽底。

根据本实用新型一个实施例的半导体激光器封装结构，所述耦合器块采用无氧铜制作。

根据本实用新型一个实施例的半导体激光器封装结构，所述底座设有倾斜面，所述倾斜面沿其倾斜方向设有多个台阶面，多个所述第二半导体激光器一一对应固定于多个所述台阶面。

根据本实用新型一个实施例的半导体激光器封装结构，所述光束整形组件包括快轴准直透镜和慢轴准直透镜，所述快轴准直透镜和所述慢轴准直透镜的光轴重合并对准相应的半导体激光器的发光面。

本实用新型实施例提供的半导体激光器封装结构，通过在底座上设置第一半导体激光器以及多个第二半导体激光器，并分别通过不同的输出组件输出两个不同功率的激光，使同一个封装结构提供双输出，多个第二半导体激光器可作为放大泵源，单个第一半导体激光器可作为种子泵源，从而既能提供高功率激光，又能提供脉冲信号光。不需单独为种子泵源制作半导体激光器封装结构，减小了光纤激光器的泵源整体所占用的空间，缩减了生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例半导体激光器封装结构的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中耦合器块的结构示意图；

图3是本实用新型中耦合器块的主视图。

附图标记：

1、底座；10、第一半导体激光器；11、第一准直光束；12、第一反射镜；13、第一输出组件；20、第二半导体激光器；21、第二准直光束；22、第二反射镜；23、第二输出组件；31、耦合透镜；32、输出光纤；33、耦合器块；331、定位槽；332、溢胶槽；333、孔径光阑；41、快轴准直透镜；42、慢轴准直透镜。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”“第二”是为了清楚说明产品部件进行的编号，不代表任何实质性区别。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示为本实用新型实施例半导体激光器封装结构的结构示意图。该半导体激光器封装结构包括底座1以及分别安装于底座1的光源组件、光束整形组件、反射组件和输出组件。光源组件包括第一半导体激光器10和多个第二半导体激光器20，第一半导体激光器10和第二半导体激光器20所产生的激光光束分别经光束整形组件准直形成第一准直光束11和第二准直光束21。反射组件包括多个第二反射镜22，输出组件包括第一输出组件13和第二输出组件23，第一准直光束11经第一输出组件13耦合输出，多个第二准直光束21经多个第二反射镜22反射并合束后经第二输出组件23耦合输出。

其中，第一半导体激光器10可作为种子泵源，其产生的激光束镜光束整形组件准直后直接由第一输出组件13耦合输出，作为脉冲激励提供信号光。多个第二半导体激光器20阵列排布，可作为放大泵源。每一第二半导体激光器20均对应一个光束整形组件和一个第二反射镜22，第二半导体激光器20产生的激光束先经过光束整形组件进行准直，形成第二准直光束，然后由对应的第二反射镜22反射，每一第二反射镜22反射的方向相同，从而将多个第二准直光束21合为一束，通过第二输出组件23耦合输出放大功率，起到增大功率的作用。

如图1所示，本实施例包括一个第一半导体激光器10和四个第二半导体激光器20。为了达到放大泵源在15A电流下输出功率50W以上，且18A电流下的输出功率60W以上的要求，使用宽条宽的4个15WCOS。种子泵源则只需采用单个第一半导体激光器10即可满足要求。

本实用新型实施例提供的半导体激光器封装结构，通过在底座上设置第一半导体激光器以及多个第二半导体激光器，并分别通过不同的输出组件输出不同功率的激光，使同一个封装结构提供双输出，多个第二半导体激光器可作为放大泵源，单个第一半导体激光器可作为种子泵源，从而既能提供高功率激光，又能提供脉冲信号光。不需单独为种子泵源制作封装结构，减小了光纤激光器的泵源整体所占用的空间，缩减了生产成本。

其中，多个第二反射镜22可并排设置成一排，其合束的光线直接通过第二输出组件23耦合输出；也可以上下错开设置成多排，第二反射镜22与第二输出组件23之间设置有偏振分光透镜，多排第二反射镜22合束的光线经偏振分光透镜合束后再通过第二输出组件23耦合输出。

第一输出组件13和第二输出组件23可根据实际需要设置在底座1的同一侧或者不同侧。第一半导体激光器10则相应的适应第一输出组件13的方向设置，即第一半导体激光器10的出光端对准第一输出组件13的轴心。或者，为了方便生产焊接，将第一半导体激光器10与多个第二半导体激光器20并排设置，如图1所示，则第一输出组件13与第二输出组件23位于底座1的不同侧。

为了使两个输出组件位于底座的同一侧，本实用新型实施例中，还包括第一反射镜12，第一准直光束11经第一反射镜12反射后经第一输出组件13耦合输出。当第一反射镜12所在平面与第二反射镜22所在平面平行时，正如图1中所示，则可使两者的反射光束平行并同向，从而实现从底座1同一侧输出放大功率激光和脉冲信号光。若需要从底座1的两个相对侧分别输出放大功率激光和脉冲信号光，则使第一反射镜12所在平面与第二反射镜22所在平面垂直。

传统的封装结构需要先将输出光纤固定于底座1的凸台，然后通过调节各反射镜和耦合透镜，完成光束、耦合透镜和输出光纤的对准，使光束聚焦于输出光纤，耦合工艺难度较大。

本实用新型实施例中，输出组件包括耦合透镜31、输出光纤32以及固定连接耦合透镜31和输出光纤32的耦合器块33。通过耦合器块33将输出光纤32和耦合透镜31固定连接在一起，形成一体式的耦合器。在对该半导体激光器封装结构进行装配时，先固定好光源组件、光束整形组件和一体式耦合器，然后仅通过调节各反射镜使合束后的光束对准耦合透镜31的轴心，使光束聚焦与输出光纤32。本实用新型实施例提供的半导体激光器封装结构，相比于传统的封装结构，简化了对准操作，更便于生产制作，降低了耦合的工艺难度。

其中，第一输出组件13和第二输出组件23的结构相同。第一输出组件13包括第一耦合透镜和第一输出光纤，第二输出组件23包括第二耦合透镜和第二输出光纤。第一耦合透镜用于将第一准直光束11或者经第一反射镜12反射的光束聚焦于第一输出光纤；第二耦合透镜用于将经多个第二反射镜22反射并合束的光束聚焦于第二输出光纤。

具体的，如图2所示为本实用新型实施例中耦合器块的结构示意图，耦合器块33设有定位槽331，输出光纤32固定于定位槽331，耦合透镜31固定于耦合器块33的端面，定位槽331的一端对准耦合透镜31的光轴。其中，耦合器块33可采用无氧铜制作。定位槽331为U型槽，输出光纤32固定于定位槽331后，其中心轴与耦合透镜31的光轴重合。输出光纤32放置于定位槽331后，向定位槽331内注入胶水如玻璃胶以固定输出光纤32。耦合透镜31通过胶水如玻璃胶与耦合器块33固定。定位槽331包括第一槽段和第二槽段，第一槽段靠近耦合透镜31，固定光纤时，将去涂覆层光纤段固定于第一槽段，有涂覆层光纤段固定于第二槽段。

进一步的，耦合器块33还设有溢胶槽332，溢胶槽332位于耦合透镜31与定位槽331之间，溢胶槽332的槽底低于定位槽331的槽底。为了更稳固的固定输出光纤32的端部，通常在定位槽331靠近耦合透镜31的一端进行点胶。多余的胶水会从定位槽331溢流进入溢胶槽332，从而避免胶水碰到输出光纤32端面。

进一步的，本实用新型实施例中，耦合器块33靠近耦合透镜31的一端设有孔径光阑333，定位槽331的中心轴与孔径光阑333的中心轴共线。如图3所示为本实用新型中耦合器块的主视图。孔径光阑333用以控制出光锥角，保持出光锥角的一致性。

为了具有更好的耦合效率，本实用新型实施例中，底座1设有倾斜面，倾斜面沿其倾斜方向设有多个台阶面，如图1所示，多个第二半导体激光器20一一对应固定于多个台阶面。第二输出组件23靠近最低的台阶面。第一半导体激光器10可设置于与第二半导体激光器20并排的台阶面上。

在上述实施例的基础上，光束整形组件包括快轴准直透镜41和慢轴准直透镜42，快轴准直透镜41和慢轴准直透镜42的光轴重合并对准相应的半导体激光器的发光面。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种半导体激光器封装结构，其特征在于，包括底座，以及分别安装于所述底座的光源组件、光束整形组件、反射组件和输出组件；

所述光源组件包括第一半导体激光器和多个第二半导体激光器，所述第一半导体激光器和第二半导体激光器所产生的激光光束分别经所述光束整形组件准直形成第一准直光束和第二准直光束；

所述反射组件包括多个第二反射镜，所述输出组件包括第一输出组件和第二输出组件，所述第一准直光束经所述第一输出组件耦合输出，多个所述第二准直光束经多个所述第二反射镜反射并合束后经所述第二输出组件耦合输出。

2.根据权利要求1所述的半导体激光器封装结构，其特征在于，所述反射组件还包括第一反射镜，所述第一准直光束经所述第一反射镜反射后经所述第一输出组件耦合输出。

3.根据权利要求2所述的半导体激光器封装结构，其特征在于，所述第一半导体激光器与多个所述第二半导体激光器并排设置。

4.根据权利要求1所述的半导体激光器封装结构，其特征在于，所述第一输出组件和第二输出组件均包括耦合透镜、输出光纤以及固定连接所述耦合透镜和所述输出光纤的耦合器块，所述耦合透镜用于将所述第一准直光束或经多个所述第二反射镜反射并合束的光束聚焦于所述输出光纤。

5.根据权利要求4所述的半导体激光器封装结构，其特征在于，所述耦合器块设有定位槽，所述输出光纤固定于所述定位槽，所述耦合透镜固定于所述耦合器块的端面，所述定位槽的一端对准所述耦合透镜的光轴。

6.根据权利要求5所述的半导体激光器封装结构，其特征在于，所述耦合器块靠近所述耦合透镜的一端设有孔径光阑，所述定位槽的中心轴与所述孔径光阑的中心轴共线。

7.根据权利要求5所述的半导体激光器封装结构，其特征在于，所述耦合器块设有溢胶槽，所述溢胶槽位于所述耦合透镜与所述定位槽之间，所述溢胶槽的槽底低于所述定位槽的槽底。

8.根据权利要求4所述的半导体激光器封装结构，其特征在于，所述耦合器块采用无氧铜制作。

9.根据权利要求1所述的半导体激光器封装结构，其特征在于，所述底座设有倾斜面，所述倾斜面沿其倾斜方向设有多个台阶面，多个所述第二半导体激光器一一对应固定于多个所述台阶面。

10.根据权利要求1所述的半导体激光器封装结构，其特征在于，所述光束整形组件包括快轴准直透镜和慢轴准直透镜，所述快轴准直透镜和所述慢轴准直透镜的光轴重合并对准相应的半导体激光器的发光面。

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