CN216929157U - 一种光纤激光放大器泵浦光源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光纤激光放大器泵浦光源，其特征在于，包括从后至前依次设置的散热基板、N个泵浦芯片、快轴准直透镜、N个慢轴准直透镜、聚焦透镜及光纤；N个泵浦芯片平行设置于散热基板上，慢轴准直透镜与泵浦芯片一一对应；N个泵浦芯片发射的激光，依次经由快轴准直透镜、慢轴准直透镜及聚焦透镜后耦合至光纤，N≥2。本实用新型通过多芯片输出和单芯片相同功率的泵浦光，使得多芯片泵浦光源中的单个芯片的输出功率下降，有效降低了芯片发光区域的功率密度，从而大大降低了芯片失效率。同时，并联工作的多泵浦芯片，在某一芯片失效的情况下，其他芯片还可以继续保证光纤激光放大器的正常工作。

Description

一种光纤激光放大器泵浦光源

技术领域

本实用新型涉及一种激光放大器光源，特别涉及一种光纤激光放大器泵浦光源。

背景技术

目前，在实际激光雷达应用中，普通的光纤激光放大器的泵浦光源通常只使用单芯片的泵浦光源，单芯片的泵浦光源存在突然失效的情形，而且当单芯片的泵浦光源在额定功率下长时间工作后，其输出功率会存在不断下降的状况。这两种状况下，都会导致实际运转中的激光雷达光源出现输出参数不满足要求的问题，从而导致激光雷达测试出现测量参数有误或突然失效，存在不可预估的安全风险。造成单芯片的泵浦光源失效的因素之一是芯片发光区域的功率密度太高。

发明内容

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种多芯片的光纤激光放大器泵浦光源。

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种光纤激光放大器泵浦光源，包括从后至前依次设置的散热基板、N个泵浦芯片、快轴准直透镜、N个慢轴准直透镜、聚焦透镜及光纤；N个泵浦芯片平行设置于散热基板上，慢轴准直透镜与泵浦芯片一一对应；N个泵浦芯片发射的激光，依次经由快轴准直透镜、慢轴准直透镜及聚焦透镜后耦合至光纤，N≥2。

进一步地，泵浦芯片矩阵式排列，慢轴准直透镜与泵浦芯片一一对正设置。

进一步地，两两相邻泵浦芯片之间的间隙为0mm～1mm。

进一步地，泵浦芯片的有源区条宽为101um～200um。

进一步地，多个泵浦芯片并联于电源。

进一步地，泵浦芯片发射的激光中心波长为915nm～976nm。

进一步地，光纤为单包层光纤，其纤芯直径≥100um。

进一步地，快轴准直透镜及慢轴准直透镜均为柱面镜。

进一步地，聚焦透镜为球面镜或非球面镜。

进一步地，散热基板为氮化铝基板，泵浦芯片与散热基板间用金锡焊接连接。

本实用新型具有的优点和积极效果是：本实用新型通过使用条宽在100um以上的泵浦芯片，增加了芯片发光区域的面积，再通过多芯片输出和单芯片相同功率的泵浦光，使得多芯片泵浦光源中的单个芯片的输出功率下降，有效降低了芯片发光区域的功率密度，从而大大降低了芯片失效率。同时，并联工作的多泵浦芯片，在某一芯片失效的情况下，其他芯片还可以继续保证光纤激光放大器的正常工作。

附图说明

图1是本实用新型的一个实施例的分解示意图。

图2是图1的光路示意图。

图中：1、第一泵浦芯片；2、第二泵浦芯片；3、散热基板；4、快轴准直透镜；5、第一慢轴准直透镜；6、第二慢轴准直透镜；7、聚焦透镜；8、光纤。

图2中带箭头直线为光的传播路径，箭头方向为光的传播方向。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹列举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参见图1至图2，一种光纤激光放大器泵浦光源，包括从后至前依次设置的散热基板3、N个泵浦芯片、快轴准直透镜4、N个慢轴准直透镜、聚焦透镜7及光纤8；N个泵浦芯片平行设置于散热基板3上，慢轴准直透镜与泵浦芯片一一对应；N个泵浦芯片发射的激光，依次经由快轴准直透镜4、慢轴准直透镜及聚焦透镜7后耦合至光纤8，N≥2。N优选2至5个。泵浦芯片可为边发射半导体激光器芯片。

泵浦芯片用于发射泵浦光；散热基板3用于泵浦芯片的散热。快轴准直透镜4用于对泵浦芯片发出的泵浦光的快轴方向进行准直；慢轴准直透镜用于对泵浦芯片发出的泵浦光的慢轴方向进行准直；聚焦透镜7用于把多束准直后的泵浦光聚焦耦合到光纤8中。

优选地，泵浦芯片可矩阵式排列，慢轴准直透镜与泵浦芯片可一一对正设置，聚焦透镜7可与快轴准直透镜4对正设置。泵浦芯片的矩阵中心可与聚焦透镜7及快轴准直透镜4的中心对正。

泵浦芯片也可以散热基板3的中心为中心沿周向及径向均布，使散热基板3的中心与聚焦透镜7及快轴准直透镜4的中心对正；慢轴准直透镜与泵浦芯片可一一对正。

优选地，快轴准直透镜4及慢轴准直透镜可均为柱面镜。N个泵浦芯片可相对快轴准直透镜4端面均布；慢轴准直透镜可与泵浦芯片一一对正设置，聚焦透镜7可与快轴准直透镜4对正设置，泵浦芯片发射的激光经过快轴准直透镜4后，多束泵浦光的快轴方向分别被准直，形成快轴准直的泵浦光，多束快轴准直的泵浦光分别入射到对应的慢轴准直透镜，泵浦光的慢轴方向分别被对应的慢轴准直透镜准直后，入射到聚焦透镜7上，多束快轴及慢轴均被准直的泵浦光被聚焦透镜7聚焦后，耦合到光纤8内，最终多束泵浦光从光纤8的输出端输出。

优选地，泵浦芯片N可为2～5。

优选地，两两相邻泵浦芯片之间的间隙可为0mm～1mm。

优选地，泵浦芯片的有源区条宽可为101um～200um。

优选地，多个泵浦芯片可并联于电源。

优选地，泵浦芯片发射的激光中心波长可为915nm～976nm，比如可为915nm、940nm或976nm。

优选地，光纤8可为单包层光纤8，其纤芯直径可≥100um。

优选地，聚焦透镜7可为球面镜或非球面镜。

优选地，散热基板3可为氮化铝基板。泵浦芯片与散热基板间用金锡焊接连接。

下面以本实用新型的一个优选实施例来进一步说明本实用新型的结构及工作原理：

一种光纤激光放大器泵浦光源，包括从后至前依次设置的散热基板3、两个泵浦芯片、快轴准直透镜4、两个慢轴准直透镜、聚焦透镜7及光纤8；两个泵浦芯片平行设置于散热基板3上，慢轴准直透镜与泵浦芯片一一对正；两个泵浦芯片发射的激光，依次经由快轴准直透镜4、慢轴准直透镜及聚焦透镜7后耦合至光纤8。

两个泵浦芯片分别为第一泵浦芯片1、第二泵浦芯片2；两个慢轴准直透镜分别为第一慢轴准直透镜5、第二慢轴准直透镜6。第一泵浦芯片1和第二泵浦芯片2为边发射半导体激光器芯片，两者平行放置于氮化铝基板上，用于发射泵浦光。

其中，第一泵浦芯片1和第二泵浦芯片2的在常温的工作中心波长为940nm。第一泵浦芯片1和第二泵浦芯片2的间隙为0.2mm。第一泵浦芯片1和第二泵浦芯片2的驱动为并联方式。快轴准直透镜4、第一慢轴准直透镜5和第二慢轴准直透镜6为柱面镜。聚焦透镜7为非球面镜。光纤8的纤芯直径为200um。

第一泵浦芯片1和第二泵浦芯片2为边发射半导体激光器芯片，两者平行放置于氮化铝基板上，用于发射泵浦光；其端面发射出激光，然后入射到快轴准直透镜4上；散热基板3采用氮化铝(AlN)基板，第一泵浦芯片1和第二泵浦芯片2用金锡焊接的方式固定在散热基板3上面，散热基板3用于对泵浦芯片工作时产生的热量进行散热。

快轴准直透镜4用于同时对第一泵浦芯片1和第二泵浦芯片2发出的泵浦光的快轴进行准直；第一慢轴准直透镜5用于对第一泵浦芯片1发出的泵浦光的慢轴方向进行准直，准直后的光入射到聚焦透镜7；第二慢轴准直透镜6用于对第二泵浦芯片2发出的泵浦光的慢轴方向进行准直，准直后的光入射到聚焦透镜7；聚焦透镜7用于把两束准直后的光聚焦耦合到光纤8中。

第一泵浦芯片1、第二泵浦芯片2实现了泵浦源的发光；氮化铝基板实现了泵浦芯片的散热；快轴准直透镜4、第一慢轴准直透镜5、第二慢轴准直透镜6、聚焦透镜7实现了泵浦源的耦合；光纤8实现了泵浦源的传输。

第一泵浦芯片1和第二泵浦芯片2发出的泵浦光同时经过第一快轴准直透镜4后，两束泵浦光的快轴方向分别被压缩形成两束快轴准直的泵浦光，分别入射到第一慢轴准直透镜5和第二慢轴准直透镜6。两束快轴准直的泵浦光的慢轴方向分别被准直后入射到聚焦透镜7上，被聚焦透镜7聚焦后，耦合到光纤8内，最终两束泵浦光从光纤8的输出端输出。

以上所述的实施例仅用于说明本实用新型的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本实用新型的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本实用新型的专利范围，即凡本实用新型所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本实用新型的专利范围内。

Claims (10)

1.一种光纤激光放大器泵浦光源，其特征在于，包括从后至前依次设置的散热基板、N个泵浦芯片、快轴准直透镜、N个慢轴准直透镜、聚焦透镜及光纤；N个泵浦芯片平行设置于散热基板上，慢轴准直透镜与泵浦芯片一一对应；N个泵浦芯片发射的激光，依次经由快轴准直透镜、慢轴准直透镜及聚焦透镜后耦合至光纤，N≥2。

2.根据权利要求1所述的光纤激光放大器泵浦光源，其特征在于，泵浦芯片矩阵式排列，慢轴准直透镜与泵浦芯片一一对正设置。

3.根据权利要求1所述的光纤激光放大器泵浦光源，其特征在于，两两相邻泵浦芯片之间的间隙为0mm～1mm。

4.根据权利要求1所述的光纤激光放大器泵浦光源，其特征在于，泵浦芯片的有源区条宽为101um～200um。

5.根据权利要求1所述的光纤激光放大器泵浦光源，其特征在于，多个泵浦芯片并联于电源。

6.根据权利要求1所述的光纤激光放大器泵浦光源，其特征在于，泵浦芯片发射的激光中心波长为915nm～976nm。

7.根据权利要求1所述的光纤激光放大器泵浦光源，其特征在于，光纤为单包层光纤，其纤芯直径≥100um。

8.根据权利要求1所述的光纤激光放大器泵浦光源，其特征在于，快轴准直透镜及慢轴准直透镜均为柱面镜。

9.根据权利要求1所述的光纤激光放大器泵浦光源，其特征在于，聚焦透镜为球面镜或非球面镜。

10.根据权利要求1所述的光纤激光放大器泵浦光源，其特征在于，散热基板为氮化铝基板，泵浦芯片与散热基板间用金锡焊接连接。

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