CN216794223U - 光纤耦合模块及激光器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种光纤耦合模块及激光器，涉及激光器的技术领域，光纤耦合模块包括：热沉模块、第一激光组件、变向反射镜、第二激光组件和波长合束器，第一激光组件设置在热沉模块的第一面，第二激光组件位于热沉模块的第二面；热沉模块上具有贯穿第一面和第二面的安装孔，变向反射镜安装在安装孔内，且变向反射镜包括高于第一面的第一部分，位于安装孔内的第二部分以及高于第二面的第三部分；第一部分内具有第一反射面，第三部分内具有第二反射面；第一激光组件能够朝向第一反射面发射第一激光，第一反射面用于将第一激光朝第二反射面反射，第二反射面用于将第一激光朝波长合束器反射；第二激光组件能够朝向波长合束器发射第二激光。

Description

光纤耦合模块及激光器

技术领域

本实用新型涉及激光器技术领域，尤其是涉及一种光纤耦合模块及激光器。

背景技术

光纤耦合模块的一面上具有多组芯片和透镜组件，以及合束器，各个芯片发出的光分别通过对应的透镜组件射入到合束器内，光纤耦合模块内部具有冷却流道，对光纤耦合模块上的芯片及电气元件进行降温。

现有的光纤耦合模块的结构简单，结构利用率差，亮度低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种光纤耦合模块及激光器，以缓解现有激光器热沉利用率低，亮度低的技术问题。

第一方面，本实用新型实施例提供的一种光纤耦合模块，包括：热沉模块、第一激光组件、变向反射镜、第二激光组件和波长合束器，所述第一激光组件设置在热沉模块的第一面，所述第二激光组件位于热沉模块的第二面，且第一面和第二面相对设置；

所述热沉模块上具有贯穿第一面和第二面的安装孔，所述变向反射镜安装在所述安装孔内，且变向反射镜包括高于第一面的第一部分，位于安装孔内的第二部分以及高于第二面的第三部分；所述第一部分内具有第一反射面，所述第三部分内具有第二反射面；

所述第一激光组件能够朝向第一反射面发射第一激光，所述第一反射面用于将第一激光朝第二反射面反射，所述第二反射面用于将第一激光朝波长合束器反射；

所述第二激光组件能够朝向波长合束器发射第二激光，所述第一激光和第二激光的波长不同。

进一步的，所述第一激光组件包括沿第一方向间隔设置的多个第一激光模组，所述第一激光模组包括第一芯片、第一准直透镜组件和第一反射镜，所述第一芯片发出的光经过第一准直透镜组件后照射到第一反射镜上，所述第一反射镜用于将第一芯片发出的光朝变向反射镜反射；

且沿第一方向，相邻两个第一激光模组中，靠近变向反射镜的第一激光模组的出射光低于远离变向反射镜的第一激光模组的出射光。

进一步的，所述光纤耦合模块包括第三激光组件、第一总反射镜和第一偏振合束器，所述第三激光组件发出的激光的波长与第一激光组件发出的激光的波长相同；

所述第三激光组件位于所述第一面上，所述第一总反射镜用于将第三激光组件发出的光朝第一偏振合束器反射，所述第一偏振合束器位于所述第一激光组件和变向反射镜之间，所述第一偏振合束器用于将第一激光组件发出的第一偏振光和第三激光组件发出的第二偏振光合束后朝变向反射镜的第一反射面发射，且第一偏振光和第二偏振光的偏振方向垂直。

进一步的，所述第三激光组件包括沿第一方向间隔设置的多个第三激光模组，所述第三激光模组包括第三芯片、第三准直透镜组件和第三反射镜，所述第三芯片发出的光经过第三准直透镜组件后照射到第三反射镜上，所述第三反射镜用于将第三芯片发出的光朝第一总反射镜反射；

且沿第一方向，相邻两个第三激光模组中，靠近变向反射镜的第三激光模组的出射光低于远离变向反射镜的第三激光模组的出射光。

进一步的，所述第二激光组件包括沿第一方向间隔设置的多个第二激光模组，所述第二激光模组包括第二芯片、第二准直透镜组件和第二反射镜，所述第二芯片发出的光经过第二准直透镜组件后照射到第二反射镜上，所述第二反射镜用于将第二芯片发出的光朝波长合束器反射；

且沿第一方向，相邻两个第二激光模组中，靠近变向反射镜的第二激光模组的出射光低于远离变向反射镜的第二激光模组的出射光。

进一步的，所述光纤耦合模块包括第四激光组件、第二总反射镜和第二偏振合束器，所述第四激光组件发出的激光的波长与第二激光组件发出的激光的波长相同；

所述第四激光组件位于所述第二面上，所述第二总反射镜用于将第四激光组件发出的光朝第二偏振合束器反射，所述第二偏振合束器位于所述第二激光组件和波长合束器之间，所述第二偏振合束器用于将第二激光组件发出的第一偏振光和第四激光组件发出的第二偏振光合束后朝波长合束器发射，且第一偏振光和第二偏振光的偏振方向垂直。

进一步的，所述第四激光组件包括沿第一方向间隔设置的多个第四激光模组，所述第四激光模组包括第四芯片、第四准直透镜组件和第四反射镜，所述第四芯片发出的光经过第四准直透镜组件后照射到第四反射镜上，所述第四反射镜用于将第四芯片发出的光朝第二总反射镜反射；

且沿第一方向，相邻两个第四激光模组中，靠近变向反射镜的第四激光模组的出射光低于远离变向反射镜的第四激光模组的出射光。

进一步的，所述热沉模块内部具有沿第一方向延伸的第一冷却液流路，沿第二方向延伸的第二冷却液流路，沿第一方向延伸的第三冷却液流路，所述第一方向和第二方向垂直；

所述第一冷却液流路和第三冷却液流路间隔设置，所述第二冷却液流路位于第一冷却液流路和第三冷却液流路之间，且两端分别与第一冷却液流路和第三冷却液流路的端部连通，所述第一冷却液流路远离第二冷却液流路的一端具有进液口，所述第三冷却液流路远离第二冷却液流路的一端具有出液口。

进一步的，所述第一冷却液流路和/或第二冷却液流路和/或第三冷却液流路内部具有位于流动路径上的扰流结构，用于降低液体流速。

第二方面，本实用新型实施例提供的一种激光器，包括上述的光纤耦合模块。

本实用新型实施例提供的光纤耦合模块包括：热沉模块、第一激光组件、变向反射镜、第二激光组件和波长合束器，所述第一激光组件设置在热沉模块的第一面，所述第二激光组件位于热沉模块的第二面，且第一面和第二面相对设置；所述热沉模块上具有贯穿第一面和第二面的安装孔，所述变向反射镜安装在所述安装孔内，且变向反射镜包括高于第一面的第一部分，位于安装孔内的第二部分以及高于第二面的第三部分；所述第一部分内具有第一反射面，所述第三部分内具有第二反射面；所述第一激光组件能够朝向第一反射面发射第一激光，所述第一反射面用于将第一激光朝第二反射面反射，所述第二反射面用于将第一激光朝波长合束器反射；所述第二激光组件能够朝向波长合束器发射第二激光，所述第一激光和第二激光的波长不同。第一激光组件和第二激光组件分别位于热沉的相对的第一面和第二面，热沉在降温时可以同时对第一激光组件和第二激光组件进行降温，热沉的利用率高；第一激光组件发出的光通过带有第一反射面和第二反射面的变向反射镜传递到第二面一侧，然后与第二激光组件发出的光通过波长合束器合束，两种不同波长的光合束后，光纤耦合模块发出的光的亮度增加。

本实用新型实施例提供的激光器，包括上述的光纤耦合模块。因为本实用新型实施例提供的激光器引用了上述的光纤耦合模块，所以，本实用新型实施例提供的激光器也具备光纤耦合模块的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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为本实用新型实施例提供的光纤耦合模块的第一面的俯视图；

图2为图1中A位置的局部放大图；

图3为本实用新型实施例提供的光纤耦合模块的第二面的俯视图；

图4为本实用新型实施例提供的光纤耦合模块的第二面的示意图；

图5为图4中B位置的局部放大图；

图6为本实用新型实施例提供的光纤耦合模块的内部结构示意图。

图标：100-热沉模块；110-第一冷却液流路；120-第二冷却液流路；130-第三冷却液流路；140-扰流柱；150-阶梯结构；

210-第一芯片；220-快轴准直镜；230-慢轴准直镜；240-第一反射镜；

300-变向反射镜；310-第二反射面；

410-第二芯片；440-第二反射镜；

500-波长合束器；

610-第三芯片；640-第三反射镜；

710-第一总反射镜；720-第二总反射镜；

810-第一偏振合束器；820-第二偏振合束器；

910-第四芯片；940-第四反射镜。

具体实施方式

下面将结合实施例对本实用新型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做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。

如图1-图6所示，本实用新型实施例提供的光纤耦合模块包括：热沉模块100、第一激光组件、变向反射镜300、第二激光组件和波长合束器500。热沉模块100内具有冷却液流路，通过流动的冷却介质，实现散热。

所述第一激光组件设置在热沉模块100的第一面，所述第二激光组件位于热沉模块100的第二面，且第一面和第二面相对设置。所述热沉模块100上具有贯穿第一面和第二面的安装孔，所述变向反射镜300安装在所述安装孔内，且变向反射镜包括高于第一面的第一部分，位于安装孔内的第二部分以及高于第二面的第三部分；所述第一部分内具有第一反射面，所述第三部分内具有第二反射面310。所述第一激光组件能够朝向第一反射面发射第一激光，所述第一反射面用于将第一激光朝第二反射面310反射，所述第二反射面310用于将第一激光朝波长合束器500反射；所述第二激光组件能够朝向波长合束器500发射第二激光，所述第一激光和第二激光的波长不同。第一激光组件和第二激光组件分别位于热沉的相对的第一面和第二面，热沉在降温时可以同时对第一激光组件和第二激光组件进行降温，热沉的利用率高；第一激光组件发出的光通过带有第一反射面和第二反射面310的变向反射镜300传递到第二面一侧，然后与第二激光组件发出的光通过波长合束器500合束，实现了波长合束，两种不同波长的光合束后，光纤耦合模块发出的光的亮度增加。

具体的，所述第一激光组件包括沿第一方向间隔设置的多个第一激光模组，所述第一激光模组包括第一芯片210、第一准直透镜组件和第一反射镜240，第一芯片210朝第二方向发射激光，第一方向和第二方向垂直。所述第一芯片210发出的光经过第一准直透镜组件后照射到第一反射镜240上，具体的，第一准直透镜组件包括快轴准直镜220和慢轴准直镜230，所述第一反射镜240用于将第一芯片210发出的光朝变向反射镜300反射；且沿第一方向，相邻两个第一激光模组中，靠近变向反射镜300的第一激光模组的出射光低于远离变向反射镜300的第一激光模组的出射光，避免前一个第一激光模组阻挡后一个第一激光模组。具体的，沿第一方向，朝远离变向反射镜300的方向，第一面上具有逐层递增的阶梯结构150，多个第一激光模组一一对应的安装在阶梯结构150的阶梯面上，也就是说，前一个第一芯片210所在位置低于后一个第一芯片210所在位置，前一个第一反射镜240所在位置低于后一个第一反射镜240所在位置。多个第一激光模组实现了空间合束。

所述光纤耦合模块包括第三激光组件、第一总反射镜710和第一偏振合束器810，所述第三激光组件发出的激光的波长与第一激光组件发出的激光的波长相同；所述第三激光组件位于所述第一面上，所述第一总反射镜710用于将第三激光组件发出的光朝第一偏振合束器810反射，所述第一偏振合束器810位于所述第一激光组件和变向反射镜300之间，所述第一偏振合束器810用于将第一激光组件发出的第一偏振光和第三激光组件发出的第二偏振光合束后朝变向反射镜300的第一反射面发射，且第一偏振光和第二偏振光的偏振方向垂直。

在第一面上还设置有第三激光组件，第三激光组件与第一激光组件可以相同。利用第一总反射镜710和第一偏振合束器810可以将第一激光组件发出的第一偏振光和第三激光组件发出的第二偏振光合束，实现第一激光组件和第三激光组件的偏振合束。

所述第三激光组件包括沿第一方向间隔设置的多个第三激光模组，所述第三激光模组包括第三芯片610、第三准直透镜组件和第三反射镜640，所述第三芯片610发出的光经过第三准直透镜组件后照射到第三反射镜640上，所述第三反射镜640用于将第三芯片610发出的光朝第一总反射镜710反射；且沿第一方向，相邻两个第三激光模组中，靠近变向反射镜300的第三激光模组的出射光低于远离变向反射镜300的第三激光模组的出射光。第三激光组件的设置方式与第一激光组件的设置方式一致，第一激光模组和第三激光模组在第二方向上交错设置，且在第二方向上，第一反射镜240位于第三芯片610和第三反射镜640之间，第三反射镜640位于第一芯片210和第一反射镜240之间，提高了空间利用率。

所述第二激光组件包括沿第一方向间隔设置的多个第二激光模组，所述第二激光模组包括第二芯片410、第二准直透镜组件和第二反射镜440，所述第二芯片410发出的光经过第二准直透镜组件后照射到第二反射镜440上，所述第二反射镜440用于将第二芯片410发出的光朝波长合束器500反射；且沿第一方向，相邻两个第二激光模组中，靠近变向反射镜300的第二激光模组的出射光低于远离变向反射镜300的第二激光模组的出射光。第二激光模组与第三激光模组可以关于热沉机构对称设置，与第一面相同，第二面上具有相同的阶梯结构150，从而实现多个第二激光组件空间合束。

所述光纤耦合模块包括第四激光组件、第二总反射镜720和第二偏振合束器820，所述第四激光组件发出的激光的波长与第二激光组件发出的激光的波长相同；所述第四激光组件位于所述第二面上，所述第二总反射镜720用于将第四激光组件发出的光朝第二偏振合束器820反射，所述第二偏振合束器820位于所述第二激光组件和波长合束器500之间，所述第二偏振合束器820用于将第二激光组件发出的第一偏振光和第四激光组件发出的第二偏振光合束后朝波长合束器500发射，且第一偏振光和第二偏振光的偏振方向垂直。第四激光组件与第二激光组件实现了偏振合束，进一步提高光纤耦合模块的出光亮度。

所述第四激光组件包括沿第一方向间隔设置的多个第四激光模组，所述第四激光模组包括第四芯片910、第四准直透镜组件和第四反射镜940，所述第四芯片910发出的光经过第四准直透镜组件后照射到第四反射镜940上，所述第四反射镜940用于将第四芯片910发出的光朝第二总反射镜720反射；且沿第一方向，相邻两个第四激光模组中，靠近变向反射镜300的第四激光模组的出射光低于远离变向反射镜300的第四激光模组的出射光。第四激光组件与第一激光组件分别设置在第二面和第一面上，且排列安装方式相同。

光纤耦合模块还包括设置在第二面上的聚焦透镜组件，聚焦透镜组件位于波长合束器500的后侧，起到聚焦作用。

所述热沉模块100内部具有沿第一方向延伸的第一冷却液流路110，沿第二方向延伸的第二冷却液流路120，沿第一方向延伸的第三冷却液流路130，所述第一方向和第二方向垂直；所述第一冷却液流路110和第三冷却液流路130间隔设置，所述第二冷却液流路120位于第一冷却液流路110和第三冷却液流路130之间，且两端分别与第一冷却液流路110和第三冷却液流路130的端部连通，所述第一冷却液流路110远离第二冷却液流路120的一端具有进液口，所述第三冷却液流路130远离第二冷却液流路120的一端具有出液口。

热沉机构内的冷却液流路呈“S”型，从进液口流入的冷却液依次经过第一冷却液流路110、第二冷却液流路120、第三冷却液流路130后从出液口流出，冷却液在热沉机构内的流动路径相对较长，热交换的时间长，同时，所述第一冷却液流路110内可以设置扰流柱140，第二冷却液流路120内可以设置扰流柱140，第三冷却液流路130内可以设置扰流柱140，从而阻挡液体流动降低液体流速，提高热交换时间。

热沉机构的材料可以选取无氧铜(不限于此材料，或其他导热材料：金刚石)，流体为水(不限于水)；内部流道可以先在一块铜板上铣出S型+扰流结构(不限于此结构，或其他流道列如：翅片)的通道，再将另一块铜管通过摩擦焊(不限于此工艺或其他工艺)焊接在一起，最后通过机加工在热沉表面上进行表面加工；阶梯结构相邻两个阶梯面的高度差为0.4mm(不限于此高度差)。

第一芯片210发出的激光的波长可以为915nm，第二芯片410发出的激光的波长可以为976nm，第一芯片210和第二芯片410的快轴发散角大约为30度(1um方向)，慢轴发散角大约为8度(100um方向)。

第一激光组件、第二激光组件、第三激光组件和第四激光组件中，快轴准直镜220为椭圆面镜，有效焦距0.3mm,非球面系数-0.503；慢轴准直镜230选取柱面镜，有效焦距20mm；(不限于准直镜的面型和焦距等光学参数)。

相邻第一芯片210间距为7mm(不限于此间距)；聚焦透镜组包括非球面透镜，焦距为18mm(不限于单或多聚焦系统、面型、焦距等)。

本实用新型实施例提供的激光器，包括上述的光纤耦合模块。因为本实用新型实施例提供的激光器引用了上述的光纤耦合模块，所以，本实用新型实施例提供的激光器也具备光纤耦合模块的优点。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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)

1.一种光纤耦合模块，其特征在于，包括：热沉模块(100)、第一激光组件、变向反射镜(300)、第二激光组件和波长合束器(500)，所述第一激光组件设置在热沉模块(100)的第一面，所述第二激光组件位于热沉模块(100)的第二面，且第一面和第二面相对设置；

所述热沉模块(100)上具有贯穿第一面和第二面的安装孔，所述变向反射镜(300)安装在所述安装孔内，且变向反射镜包括高于第一面的第一部分，位于安装孔内的第二部分以及高于第二面的第三部分；所述第一部分内具有第一反射面，所述第三部分内具有第二反射面(310)；

所述第一激光组件能够朝向第一反射面发射第一激光，所述第一反射面用于将第一激光朝第二反射面(310)反射，所述第二反射面(310)用于将第一激光朝波长合束器(500)反射；

所述第二激光组件能够朝向波长合束器(500)发射第二激光，所述第一激光和第二激光的波长不同。

2.根据权利要求1所述的光纤耦合模块，其特征在于，所述第一激光组件包括沿第一方向间隔设置的多个第一激光模组，所述第一激光模组包括第一芯片(210)、第一准直透镜组件和第一反射镜(240)，所述第一芯片(210)发出的光经过第一准直透镜组件后照射到第一反射镜(240)上，所述第一反射镜(240)用于将第一芯片(210)发出的光朝变向反射镜(300)反射；

且沿第一方向，相邻两个第一激光模组中，靠近变向反射镜(300)的第一激光模组的出射光低于远离变向反射镜(300)的第一激光模组的出射光。

3.根据权利要求2所述的光纤耦合模块，其特征在于，所述光纤耦合模块包括第三激光组件、第一总反射镜(710)和第一偏振合束器(810)，所述第三激光组件发出的激光的波长与第一激光组件发出的激光的波长相同；

所述第三激光组件位于所述第一面上，所述第一总反射镜(710)用于将第三激光组件发出的光朝第一偏振合束器(810)反射，所述第一偏振合束器(810)位于所述第一激光组件和变向反射镜(300)之间，所述第一偏振合束器(810)用于将第一激光组件发出的第一偏振光和第三激光组件发出的第二偏振光合束后朝变向反射镜(300)的第一反射面发射，且第一偏振光和第二偏振光的偏振方向垂直。

4.根据权利要求3所述的光纤耦合模块，其特征在于，所述第三激光组件包括沿第一方向间隔设置的多个第三激光模组，所述第三激光模组包括第三芯片(610)、第三准直透镜组件和第三反射镜(640)，所述第三芯片(610)发出的光经过第三准直透镜组件后照射到第三反射镜(640)上，所述第三反射镜(640)用于将第三芯片(610)发出的光朝第一总反射镜(710)反射；

且沿第一方向，相邻两个第三激光模组中，靠近变向反射镜(300)的第三激光模组的出射光低于远离变向反射镜(300)的第三激光模组的出射光。

5.根据权利要求4所述的光纤耦合模块，其特征在于，所述第二激光组件包括沿第一方向间隔设置的多个第二激光模组，所述第二激光模组包括第二芯片(410)、第二准直透镜组件和第二反射镜(440)，所述第二芯片(410)发出的光经过第二准直透镜组件后照射到第二反射镜(440)上，所述第二反射镜(440)用于将第二芯片(410)发出的光朝波长合束器(500)反射；

且沿第一方向，相邻两个第二激光模组中，靠近变向反射镜(300)的第二激光模组的出射光低于远离变向反射镜(300)的第二激光模组的出射光。

6.根据权利要求5所述的光纤耦合模块，其特征在于，所述光纤耦合模块包括第四激光组件、第二总反射镜(720)和第二偏振合束器(820)，所述第四激光组件发出的激光的波长与第二激光组件发出的激光的波长相同；

所述第四激光组件位于所述第二面上，所述第二总反射镜(720)用于将第四激光组件发出的光朝第二偏振合束器(820)反射，所述第二偏振合束器(820)位于所述第二激光组件和波长合束器(500)之间，所述第二偏振合束器(820)用于将第二激光组件发出的第一偏振光和第四激光组件发出的第二偏振光合束后朝波长合束器(500)发射，且第一偏振光和第二偏振光的偏振方向垂直。

7.根据权利要求6所述的光纤耦合模块，其特征在于，所述第四激光组件包括沿第一方向间隔设置的多个第四激光模组，所述第四激光模组包括第四芯片(910)、第四准直透镜组件和第四反射镜(940)，所述第四芯片(910)发出的光经过第四准直透镜组件后照射到第四反射镜(940)上，所述第四反射镜(940)用于将第四芯片(910)发出的光朝第二总反射镜(720)反射；

且沿第一方向，相邻两个第四激光模组中，靠近变向反射镜(300)的第四激光模组的出射光低于远离变向反射镜(300)的第四激光模组的出射光。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的光纤耦合模块，其特征在于，所述热沉模块(100)内部具有沿第一方向延伸的第一冷却液流路(110)，沿第二方向延伸的第二冷却液流路(120)，沿第一方向延伸的第三冷却液流路(130)，所述第一方向和第二方向垂直；

所述第一冷却液流路(110)和第三冷却液流路(130)间隔设置，所述第二冷却液流路(120)位于第一冷却液流路(110)和第三冷却液流路(130)之间，且两端分别与第一冷却液流路(110)和第三冷却液流路(130)的端部连通，所述第一冷却液流路(110)远离第二冷却液流路(120)的一端具有进液口，所述第三冷却液流路(130)远离第二冷却液流路(120)的一端具有出液口。

9.根据权利要求8所述的光纤耦合模块，其特征在于，所述第一冷却液流路(110)和/或第二冷却液流路(120)和/或第三冷却液流路(130)内部具有位于流动路径上的扰流结构，用于降低液体流速。

10.一种激光器，其特征在于，包括权利要求1-9任意一项所述的光纤耦合模块。

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