CN213520690U - 一种外腔半导体激光器 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例涉及激光器设计技术领域，公开了一种外腔半导体激光器，其包括：用于产生激光的COS阵列，依次设置在该COS阵列的出光方向上的快轴准直透镜阵列和体布拉格光栅阵列，设有收纳COS阵列、快轴准直透镜阵列和体布拉格光栅阵列的中空腔体的壳体，以及能够将体布拉格光栅阵列固定在壳体上的耐高温隔热固定块阵列，本实用新型实施例通过在激光壳体上设置耐高温隔热固定块来固定体布拉格光栅，避免体布拉格光栅受到壳体高温及反光的影响，从而提升体布拉格光栅的反射和衍射能力。

Description

一种外腔半导体激光器

技术领域

本实用新型实施例涉及激光器设计技术领域，特别涉及一种外腔半导体激光器。

背景技术

激光器是一种能够产生并发射激光的装置或系统，其具有亮度高、单色性和方向性好、相干性好等特点，按工作介质，通常可分为气体激光器、固体激光器、半导体激光器和染料激光器4大类激光器。其中，半导体激光器是一种能够将载流子注入激光器的有源层，实现粒子数反转，通过谐振腔实现光子共振的激光器。而在半导体激光器中，又根据激光器的谐振腔是否设置在激光芯片中，分为外腔半导体激光器和内腔半导体激光器。外腔半导体激光器，顾名思义，就是将激光器的谐振腔延伸至器件外面，用光学反射镜面实现。

在实现本实用新型实施例过程中，发明人发现以上相关技术中至少存在如下问题：目前，市面上的外腔半导体激光器方案，其中一种就是采用体布拉格光栅作为光学反射镜面来实现激光器谐振腔的器件外延伸，然而，目前通常的做法是，将体布拉格光栅直接粘接在壳体上，而由于在激光器内通常有各种激光反射到壳体上，壳体为了能够尽快散热通常采用的是散热能力强的材料，这就导致壳体带来的高温以及通过壳体反射的杂散光通常很容易影响到体布拉格光栅的反射和衍射能力。

实用新型内容

针对现有技术的上述缺陷，本实用新型实施例的目的是提供一种对体布拉格光栅影响较小的外腔半导体激光器。

本实用新型实施例的目的是通过如下技术方案实现的：

为解决上述技术问题，本实用新型实施例中提供了一种外腔半导体激光器，包括：

COS阵列，用于产生激光；

快轴准直透镜阵列，设置在所述COS阵列的出光方向上；

体布拉格光栅阵列，设置在所述快轴准直透镜阵列的出光方向上，用于反射所述激光中特定波长的激光；

壳体，其设有收纳所述COS阵列、所述快轴准直透镜阵列和所述体布拉格光栅的中空腔体；

耐高温隔热固定块阵列，其将所述体布拉格光栅阵列固定在所述壳体上。

在一些实施例中，所述体布拉格光栅通过耐高温胶水粘接固定在所述耐高温隔热固定块上。

在一些实施例中，所述耐高温隔热固定块上设置有可卡合固定所述体布拉格光栅的凹槽。

在一些实施例中，所述耐高温隔热固定块上设置有可夹持固定所述提布拉格光栅的夹具。

在一些实施例中，所述耐高温隔热固定块为导热系数小的陶瓷固定块。

在一些实施例中，所述耐高温隔热固定块为不透明的固定块。

在一些实施例中，所述体布拉格光栅对于所述特定波长的激光的反射率为10％～30％。

在一些实施例中，所述特定波长的激光为设置在所述COS阵列中的泵浦源出射的泵浦光。

在一些实施例中，所述COS阵列中激光芯片的后端面镀设有高反膜作为所述外腔半导体激光器的谐振腔的后腔镜，所述激光芯片的前端面镀设有增透膜，

且有，所述体布拉格光栅设于所述激光芯片的前端面的出光侧，作为所述外腔半导体激光器的谐振腔的前腔镜。

在一些实施例中，所述外腔半导体激光器还包括：

慢轴准直透镜阵列，设置在所述体布拉格光栅阵列的出光方向上；

反射镜阵列，呈预设角度设置在所述慢轴准直透镜阵列的出光方向上；

聚焦透镜组，设置在所述反射镜阵列的出光方向上；

光纤输出头，其入光端面设置在所述聚焦透镜组的焦点上。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：区别于现有技术的情况，本实用新型实施例中提供了一种外腔半导体激光器，其包括：用于产生激光的COS阵列，依次设置在该COS阵列的出光方向上的快轴准直透镜阵列和体布拉格光栅阵列，设有收纳COS阵列、快轴准直透镜阵列和体布拉格光栅阵列的中空腔体的壳体，以及能够将体布拉格光栅阵列固定在壳体上的耐高温隔热固定块阵列，本实用新型实施例通过在激光壳体上设置耐高温隔热固定块来固定体布拉格光栅，避免体布拉格光栅受到壳体高温及反光的影响，从而提升体布拉格光栅的反射和衍射能力。

附图说明

一个或多个实施例中通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件/模块表示为类似的元件/模块，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本实用新型实施例提供的一种外腔半导体激光器的结构的俯视图示意图；

图2是图1所示外腔半导体激光器中一组COS元件、快轴准直透镜、体布拉格光栅和耐高温隔热固定块在一个方向上的结构示意图；

图3是图1所示外腔半导体激光器中一组COS元件、快轴准直透镜、体布拉格光栅和耐高温隔热固定块在另一个方向上的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的第二种体布拉格光栅和耐高温隔热固定块的固定方式示意图；

图5是本实用新型实施例提供的第三种体布拉格光栅和耐高温隔热固定块的固定方式示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，如果不冲突，本实用新型实施例中的各个特征可以相互结合，均在本申请的保护范围之内。另外，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分。

需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。为了便于连接结构限定，本实用新型以激光的出光方向为参考进行部件的位置限定。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

具体地，下面结合附图，对本实用新型实施例作进一步阐述。

实施例一

本实用新型提供了一种外腔半导体激光器，请参见图1，其示出了本实用新型实施例提供的一种外腔半导体激光器的结构，所述外腔半导体激光器包括：COS阵列110、快轴准直透镜阵列120、体布拉格光栅阵列130、壳体140和耐高温隔热固定块阵列150，进一步地，所述半导体激光器还可以包括：慢轴准直透镜阵列160、反射镜阵列170、聚焦透镜组180和光纤输出头190。

所述COS阵列110，用于产生激光；所述COS阵列110至少包括至少一个COS封装的半导体激光芯片和至少一个热沉，所述半导体激光芯片用于产生所述激光，其内部甚至有泵浦源用于出射泵浦光，泵浦光在所述半导体激光芯片中谐振后出射，所述热沉用于将所述半导体激光芯片固定在所述壳体140上。

所述快轴准直透镜阵列120，设置在所述COS阵列110的出光方向上；所述快轴准直透镜阵列120包括至少一个快轴准直透镜(又称作FAC)，其数量与所述半导体激光芯片的数量相同，用于将从所述半导体激光芯片出射的激光光斑进行快轴准直后出射，所述快轴准直透镜为柱透镜。

所述体布拉格光栅阵列130，设置在所述快轴准直透镜阵列120的出光方向上，用于反射所述激光中特定波长的激光；所述体布拉格光栅阵列130包括至少一个体布拉格光栅(又称作VBG)，其数量与所述半导体激光芯片的数量相同，用于将从所述快轴准直透镜出射的激光进行锁波和/或滤波后出射，具体地，其能够将所述半导体激光芯片所出射的激光中的特定波长的激光全部或部分反射回所述半导体激光芯片中，并将其他波长的激光和/或部分所述特定波长的激光透射出射。

优选地，所述体布拉格光栅对于所述特定波长的激光的反射率为10％～30％，以使所述特定波长的激光能够部分反射回所述半导体激光芯片中，部分通过所述体布拉格光栅透射出射。优选地，所述特定波长的激光为设置在所述COS阵列110中的泵浦源出射的泵浦光，例如，可以是波长为906nm激光。

在本实用新型实施例中，所述COS阵列110中半导体激光芯片的后端面镀设有高反膜作为所述外腔半导体激光器的谐振腔的后腔镜，所述激光芯片的前端面镀设有增透膜，且有，所述体布拉格光栅设于所述激光芯片的前端面的出光侧，作为所述外腔半导体激光器的谐振腔的前腔镜。

所述壳体140，其设有收纳所述COS阵列110、所述快轴准直透镜阵列120和所述体布拉格光栅130的中空腔体；所述壳体140就可以是采用耐高温、难变形的材料通过模具一体成型制成。

所述耐高温隔热固定块阵列150，其将所述体布拉格光栅阵列130固定在所述壳体140上。优选地，所述耐高温隔热固定块150为导热系数小的陶瓷固定块。优选地，所述耐高温隔热固定块150还可以为不透明的固定块。在其他的一些实施例中，所述耐高温隔热固定块150可根据实际需要，采用耐高温的、散热能力强的、隔热能力强的、不容易变形的材料制成，具体地，可根据实际需要进行选择，不需要拘泥于本实用新型实施例的限定。

在本实用新型实施例中，请一并参见图2和图3，分别示出了图1所示半导体激光器中一组COS元件110、快轴准直透镜120、体布拉格光栅130和耐高温隔热固定块150在两个方向上的结构，如图2和图3所示的，本实用新型实施例中，所述体布拉格光栅130通过耐高温胶水粘接固定在所述耐高温隔热固定块150上，且有，所述耐高温隔热固定块150为两个分体的长方体块151和152通过耐高温胶水粘接固定形成的。在其他的一些实施例中，所述耐高温隔热固定块150可以是一体成型的，或者为多个分体块固定为一体成型的，所述耐高温隔热固定块150的形状和尺寸等具体可根据所述体布拉格光栅130的形状和所需要设置的高度等需求进行设计，不需要拘泥于本实用新型实施例及附图的限定。

在一些实施例中，请一并参见图4，其示出了第二种体布拉格光栅130和耐高温隔热固定块150的固定方式，如图4所示，所述耐高温隔热固定块150上设置有可卡合固定所述体布拉格光栅130的凹槽153，通过所述凹槽153将所述体布拉格光栅130卡在所述耐高温隔热固定块150上，以实现固定。在其他的一些实施例中，所述凹槽153的形状、尺寸以及设置的位置可根据实际需要进行设计，不需要拘泥于本实用新型实施例及附图的限定。

在一些实施例中，请一并参见图5，其示出了第三种体布拉格光栅130和耐高温隔热固定块150的固定方式，如图5所示，所述耐高温隔热固定块150上设置有可夹持固定所述提布拉格光栅130的夹具154，通过所述夹具154将所述体布拉格光栅130夹在所述耐高温隔热固定块150上，以实现固定。在其他的一些实施例中，所述夹具154的形状、尺寸、数量以及设置的位置可根据实际需要进行设计，不需要拘泥于本实用新型实施例及附图的限定。

进一步地，在其他的一些实施例中，所述体布拉格光栅130和所述耐高温隔热固定块150的固定方式不仅限于图2、图3、图4和图5所示的方式，也可以是其他的固定方式，同时，所述体布拉格光栅130和所述耐高温隔热固定块150的固定方式可以是仅采用一种固定方式，也可以是同时采用两种或两种以上的固定方式，例如，在图5中采取了通过凹槽卡合固定和通过夹具夹持固定两种固定方式，具体地，可根据实际需求进行设置或者替换，不需要拘泥于本实用新型实施例的限定。

所述慢轴准直透镜阵列160，设置在所述体布拉格光栅阵列130的出光方向上；所述慢轴准直透镜阵列160包括至少一个慢轴准直透镜(又称作SAC)，其数量与所述半导体激光芯片的数量相同，用于将从所述体布拉格光栅130出射的激光光斑进行慢轴准直后出射，所述慢轴准直透镜为柱透镜。

所述反射镜阵列170，呈预设角度设置在所述慢轴准直透镜阵列160的出光方向上；所述预设角度和可根据激光的出光方向的需要进行设置，所述反射镜阵列170包括至少一块反射镜，其数量至少大于等于所述半导体激光芯片的数量，用于改变激光的出光方向。

所述聚焦透镜组180，设置在所述反射镜阵列的出光方向上；所述聚焦透镜组180包括至少一块聚焦透镜，其用于将从所述反射镜阵列170出射的激光聚焦后出射，在图1所示实施例中，所述聚焦透镜组180包括三个聚焦透镜，在实际使用时，其数量和型号可根据实际激光器的尺寸和聚焦能力的需要进行设置，不需要拘泥于本实用新型实施例的限定。

所述光纤输出头190，其入光端面设置在所述聚焦透镜组180的焦点上，其用于实现激光的耦合输出，其尺寸及型号可根据实际需要进行设置。

本实用新型实施例中提供了一种外腔半导体激光器，其包括：用于产生激光的COS阵列，依次设置在该COS阵列的出光方向上的快轴准直透镜阵列和体布拉格光栅阵列，设有收纳COS阵列、快轴准直透镜阵列和体布拉格光栅阵列的中空腔体的壳体，以及能够将体布拉格光栅阵列固定在壳体上的耐高温隔热固定块阵列，本实用新型实施例通过在激光壳体上设置耐高温隔热固定块来固定体布拉格光栅，避免体布拉格光栅受到壳体高温及反光的影响，从而提升体布拉格光栅的反射和衍射能力。

需要说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

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；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；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范围。

Claims (10)

1.一种外腔半导体激光器，其特征在于，包括：

COS阵列，用于产生激光；

快轴准直透镜阵列，设置在所述COS阵列的出光方向上；

体布拉格光栅阵列，设置在所述快轴准直透镜阵列的出光方向上，用于反射所述激光中特定波长的激光；

壳体，其设有收纳所述COS阵列、所述快轴准直透镜阵列和所述体布拉格光栅的中空腔体；

耐高温隔热固定块阵列，其将所述体布拉格光栅阵列固定在所述壳体上。

2.根据权利要求1所述的外腔半导体激光器，其特征在于，

所述体布拉格光栅通过耐高温胶水粘接固定在所述耐高温隔热固定块上。

3.根据权利要求1所述的外腔半导体激光器，其特征在于，

所述耐高温隔热固定块上设置有可卡合固定所述体布拉格光栅的凹槽。

4.根据权利要求1所述的外腔半导体激光器，其特征在于，

所述耐高温隔热固定块上设置有可夹持固定所述体布拉格光栅的夹具。

5.根据权利要求1-4任一项所述的外腔半导体激光器，其特征在于，

所述耐高温隔热固定块为导热系数小的陶瓷固定块。

6.根据权利要求5所述的外腔半导体激光器，其特征在于，

所述耐高温隔热固定块为不透明的固定块。

7.根据权利要求6所述的外腔半导体激光器，其特征在于，

所述体布拉格光栅对于所述特定波长的激光的反射率为10％～30％。

8.根据权利要求7所述的外腔半导体激光器，其特征在于，

所述特定波长的激光为设置在所述COS阵列中的泵浦源出射的泵浦光。

9.根据权利要求8所述的外腔半导体激光器，其特征在于，

所述COS阵列中激光芯片的后端面镀设有高反膜作为所述外腔半导体激光器的谐振腔的后腔镜，所述激光芯片的前端面镀设有增透膜，

且有，所述体布拉格光栅设于所述激光芯片的前端面的出光侧，作为所述外腔半导体激光器的谐振腔的前腔镜。

10.根据权利要求9所述的外腔半导体激光器，其特征在于，所述外腔半导体激光器还包括：

慢轴准直透镜阵列，设置在所述体布拉格光栅阵列的出光方向上；

反射镜阵列，呈预设角度设置在所述慢轴准直透镜阵列的出光方向上；

聚焦透镜组，设置在所述反射镜阵列的出光方向上；

光纤输出头，其入光端面设置在所述聚焦透镜组的焦点上。

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