CN219180944U - 一种集成式光纤激光器 - Google Patents

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叶炯明
王丹
李传文
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Abstract

本实用新型公开一种集成式光纤激光器，包括固定在基板上的种子源光芯片、准直镜、隔离结构、泵浦源光芯片、快轴准直镜、慢轴准直镜以及薄膜滤波器、耦合镜，准直镜和隔离结构依次布置在种子光的光路上，快轴准直镜和慢轴准直镜依次布置在泵浦光的光路上，薄膜滤波器用于将种子光和泵浦光汇合至耦合镜；还包括气密封装盒、增益光纤和滤波器，基板设置在气密封装盒内，气密封装盒中设有光纤接头，耦合镜用于将种子光和泵浦光耦合至光纤接头，增益光纤设置在气密封装盒外，且其一端与光纤接头相连、另一端与滤波器的输入端相连。该光纤激光器具有更小的体积，产品集成度更高，应用范围更广，同时，基于集成化封装，其产品可靠性也更强。

Description

一种集成式光纤激光器
技术领域
本实用新型涉及激光技术领域，尤其涉及一种集成式光纤激光器。
背景技术
MOPA激光器是指基于电调制种子源加功率放大器的纳秒脉冲光纤激光器，1550nm波长主要基于人眼安全，广泛应用于激光雷达、激光测距等领域，1064nm波长主要用于激光标记和精密切割、焊接、钻孔等应用领域。其中，光纤激光器通常采用泵浦源激励增益光纤，将种子激光放大。但在传统的光纤激光器中，各个组件通常为独立器件，且各个组件之间通过光纤相连，如此一来，整个激光器的体型较大，致使应用场景局限，而且连接点位过多，无形中增大了受损风险，降低了产品可靠性。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对已有的技术现状，提供一种集成式光纤激光器，该光纤激光器具有更小的体积，产品集成度更高，应用范围更广，同时，基于集成化封装，其产品可靠性也更强。
为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种集成式光纤激光器，包括以贴片形式固定在基板上的种子源光芯片、准直镜、隔离结构、泵浦源光芯片、快轴准直镜、慢轴准直镜以及薄膜滤波器、耦合镜，准直镜和隔离结构依次布置在种子源光芯片的出射光路上，快轴准直镜和慢轴准直镜依次布置在泵浦源光芯片的出射光路上，薄膜滤波器用于将种子源光芯片的出射光和泵浦源光芯片的出射光汇合至耦合镜；还包括气密封装盒、增益光纤和滤波器，基板设置在气密封装盒内，气密封装盒中设有光纤接头，耦合镜用于将种子源光芯片的出射光和泵浦源光芯片的出射光耦合至气密封装盒中所设光纤接头，增益光纤设置在气密封装盒外，且其一端与气密封装盒中所设光纤接头相连、另一端与滤波器的输入端相连。
进一步的，所述光纤接头包括光纤段和插针，光纤段由内至外包括纤芯、第一石英包层和光学胶层，插针为玻璃插针，光纤段穿入插针。
进一步的，所述光纤接头包括光纤段和插针，光纤段为双包层光纤，光纤段穿入插针。
进一步的，所述光纤接头包括光纤段和插针，光纤段由内至外包括纤芯、第一石英包层和第二石英包层，光纤段穿入插针。
进一步的，所述气密封装盒的侧壁上嵌入设有光纤法兰，气密封装盒中所设光纤接头与光纤法兰一端相连，增益光纤与气密封装盒中所设光纤接头相连一端设有光纤接头，增益光纤上所设光纤接头与光纤法兰另一端相连。
进一步的，所述气密封装盒中所设光纤接头伸出气密封装盒，并与增益光纤熔接。
进一步的，所述种子源光芯片为1550nm或1064nm种子光源。
进一步的，所述准直镜为非球准直镜。
进一步的，所述隔离结构包括依次贴合的第一检偏片、旋转镜和第二检偏片。
进一步的，所述增益光纤为铒镱共掺光纤、掺镱光纤、掺铒光纤中的一种。
本实用新型的有益效果为：
上述集成式光纤激光器将种子源光芯片、准直镜、隔离结构、泵浦源光芯片、快轴准直镜、慢轴准直镜以及薄膜滤波器、耦合镜集成在基板上并进行气密封装，形成种子光与泵浦光的合束结构，将作为放大结构的增益光纤以配件形式与合束结构相连，最终形成光纤激光器。相比于现有技术，该光纤激光器具有更小的体积，产品集成度更高，应用范围更广，同时，基于集成化封装，其产品可靠性也更强。
附图说明
图1为本实用新型集成式光纤激光器的结构示意图。
标注说明：1、种子源光芯片，2、准直镜，3、隔离结构，4、反射镜，5、泵浦源光芯片，6、快轴准直镜，7、慢轴准直镜，8、薄膜滤波器，9、耦合镜，10、光纤接头，11、增益光纤，12、滤波器，13、基板，14、气密封装盒。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
请参阅图1所示，一种集成式光纤激光器，包括以贴片形式固定在基板13上的种子源光芯片1、准直镜2、隔离结构3、泵浦源光芯片5、快轴准直镜6、慢轴准直镜7以及薄膜滤波器8、耦合镜9。
基板13为镀金陶瓷片或金属板。
种子源光芯片1为1550nm或1064nm种子光源，为激光器提供种子光输出，也就是说，其出射光为种子光。
实际应用时，种子源光芯片1还集成了TEC（半导体制冷器）温控、MPD背光探测器和热敏电阻。TEC温度用于保证种子光波长稳定，热敏电阻是通过电阻变化提供实时温度监测，反馈给TEC温控，MPD背光探测器用于实时监控种子源光芯片1的背光功率，并反馈给种子源光芯片1的控制电路，通过ACC自动电流控制保证种子源光芯片1具有稳定输出功率。
准直镜2和隔离结构3依次布置在种子源光芯片1的出射光路上，准直镜2用于将种子源光芯片1的出射光的发散角进行准直，隔离结构3起到隔离反射光的作用。
优选的是，准直镜2为非球准直镜，以消除球差；隔离结构3包括依次贴合的第一检偏片、旋转镜和第二检偏片，第一检偏片的作用是使输入光以线偏振光输出，旋转镜的作用是使线偏振光旋转45°，第二检偏片的作用是保证45°线偏振光输出。
泵浦源光芯片5为9XXnm泵浦光源，为激光器提供泵浦光输出，也就是说，其出射光为泵浦光。
快轴准直镜6和慢轴准直镜7依次布置在泵浦源光芯片5的出射光路上，用于将泵浦源光芯片5的出射光整形为准直光。
薄膜滤波器8（TFF）用于将种子源光芯片1的出射光和泵浦源光芯片5的出射光汇合至耦合镜9。具体的，种子源光芯片1的出射光经薄膜滤波器8反射，泵浦源光芯片5的出射光经薄膜滤波器8透射，或者，种子源光芯片1的出射光经薄膜滤波器8透射，泵浦源光芯片5的出射光经薄膜滤波器8反射。
本实施例中，种子源光芯片1的出射光路上设有至少一反射镜4，反射镜4以贴片形式固定在基板13上，从而将种子源光芯片1的出射光导光至薄膜滤波器8。
上述技术方案，还包括气密封装盒14、增益光纤11和滤波器12，基板13设置在气密封装盒14内，气密封装盒14中设有光纤接头10，耦合镜9用于将种子源光芯片1的出射光和泵浦源光芯片5的出射光耦合至气密封装盒14中所设光纤接头10，增益光纤11设置在气密封装盒14外，且其一端与气密封装盒14中所设光纤接头10相连、另一端与滤波器12的输入端相连。
光纤接头10的结构及制作方法如下：
方案一：光纤接头10包括光纤段和插针，光纤段由内至外包括纤芯、第一石英包层和光学胶层，插针为玻璃插针，光纤段穿入插针。
具体的，光纤段采用双包层光纤（由涂覆层、外包层、内包层、纤芯组成）制作，制作光纤接头10时，需要剥离涂覆层，由于涂覆层和外包层为树脂材质，内包层和纤芯为石英材质，因而在剥离涂覆层时，涂覆层和外包层会被一起剥离，随后，在剥离涂覆层和外包层后的内包层和纤芯上涂光学胶，穿入玻璃插针，照射紫外灯固化，最后进行研磨，完成制作。
方案二：光纤接头10包括光纤段和插针，光纤段为双包层光纤，光纤段穿入插针。
具体的，光纤段采用双包层光纤制作，制作光纤接头10时，无需剥离涂覆层，在双包层光纤上涂固化胶（如353ND），穿入插针（如陶瓷插针），最后带涂覆层进行研磨，完成制作。
方案三：光纤接头10包括光纤段和插针，光纤段由内至外包括纤芯、第一石英包层和第二石英包层，光纤段穿入插针。
具体的，光纤段采用三包层光纤（由涂覆层、第三包层、第二包层、第一包层、纤芯组成）制作，制作光纤接头10时，需要剥离涂覆层，由于涂覆层和第三包层为树脂材料，第二包层、第一包层和纤芯为石英材料，因而在剥离涂覆层时，涂覆层和第三包层会被一起剥离，随后，在剥离涂覆层和第三包层后的第二包层、第一包层和纤芯上涂固化胶（如353ND），穿入插针（如陶瓷插针），最后进行研磨，完成制作。
增益光纤11为铒镱共掺光纤、掺镱光纤、掺铒光纤中的一种。
气密封装盒14外所设增益光纤11与气密封装盒14中所设光纤接头10的连接方式如下：
方案一：气密封装盒14的侧壁上嵌入设有光纤法兰，气密封装盒14中所设光纤接头10与光纤法兰一端相连，增益光纤11与气密封装盒14中所设光纤接头10相连一端设有光纤接头10，增益光纤11上所设光纤接头10与光纤法兰另一端相连。
方案二：气密封装盒14中所设光纤接头10伸出气密封装盒14，并与增益光纤11熔接。
滤波器12用于滤除ASE噪声。按照上述设计，滤波器12的输出端将作为整个激光器的output。
总的来说，本实用新型将种子源光芯片1、准直镜2、隔离结构3、泵浦源光芯片5、快轴准直镜6、慢轴准直镜7以及薄膜滤波器8、耦合镜9集成在基板上并进行气密封装，形成种子光与泵浦光的合束结构，将作为放大结构的增益光纤11以配件形式与合束结构相连，最终形成光纤激光器。
相比于现有技术，该光纤激光器具有更小的体积，产品集成度更高，应用范围更广，同时，基于集成化封装，其产品可靠性也更强。
当然，以上仅为本实用新型较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的使用范围，故，凡是在本实用新型原理上做等效改变均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种集成式光纤激光器，其特征在于：包括以贴片形式固定在基板上的种子源光芯片、准直镜、隔离结构、泵浦源光芯片、快轴准直镜、慢轴准直镜以及薄膜滤波器、耦合镜，准直镜和隔离结构依次布置在种子源光芯片的出射光路上，快轴准直镜和慢轴准直镜依次布置在泵浦源光芯片的出射光路上，薄膜滤波器用于将种子源光芯片的出射光和泵浦源光芯片的出射光汇合至耦合镜；还包括气密封装盒、增益光纤和滤波器，基板设置在气密封装盒内，气密封装盒中设有光纤接头，耦合镜用于将种子源光芯片的出射光和泵浦源光芯片的出射光耦合至气密封装盒中所设光纤接头，增益光纤设置在气密封装盒外，且其一端与气密封装盒中所设光纤接头相连、另一端与滤波器的输入端相连。
2.根据权利要求1所述的一种集成式光纤激光器，其特征在于：所述光纤接头包括光纤段和插针，光纤段由内至外包括纤芯、第一石英包层和光学胶层，插针为玻璃插针，光纤段穿入插针。
3.根据权利要求1所述的一种集成式光纤激光器，其特征在于：所述光纤接头包括光纤段和插针，光纤段为双包层光纤，光纤段穿入插针。
4.根据权利要求1所述的一种集成式光纤激光器，其特征在于：所述光纤接头包括光纤段和插针，光纤段由内至外包括纤芯、第一石英包层和第二石英包层，光纤段穿入插针。
5.根据权利要求2至4任意一项所述的一种集成式光纤激光器，其特征在于：所述气密封装盒的侧壁上嵌入设有光纤法兰，气密封装盒中所设光纤接头与光纤法兰一端相连，增益光纤与气密封装盒中所设光纤接头相连一端设有光纤接头，增益光纤上所设光纤接头与光纤法兰另一端相连。
6.根据权利要求2至4任意一项所述的一种集成式光纤激光器，其特征在于：所述气密封装盒中所设光纤接头伸出气密封装盒，并与增益光纤熔接。
7.根据权利要求1所述的一种集成式光纤激光器，其特征在于：所述种子源光芯片为1550nm或1064nm种子光源。
8.根据权利要求1所述的一种集成式光纤激光器，其特征在于：所述准直镜为非球准直镜。
9.根据权利要求1所述的一种集成式光纤激光器，其特征在于：所述隔离结构包括依次贴合的第一检偏片、旋转镜和第二检偏片。
10.根据权利要求1所述的一种集成式光纤激光器，其特征在于：所述增益光纤为铒镱共掺光纤、掺镱光纤、掺铒光纤中的一种。
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