一种多横模激光的单模光纤耦合结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种多横模激光的单模光纤耦合结构及耦合方法。
【背景技术】
[0002]在半导体激光器中，单横模芯片输出功率通常在几毫瓦和几万毫瓦之间，很难在单管获得更高输出功率。
[0003]单模半导体激光器耦合到单模光纤效率自然很高，但由于功率的限制最终耦合进入单模光纤之中获得的功率似乎很有限，如作为泵浦光980nm功率多在200imT600mW，而且价格很贵。
[0004]另一方面，多模半导体激光器通常很容易获得1W，2W输出，现在可达10W，有些单管可能达几百瓦，他们通常发光点多为1*100 μ m, 1*200 μ m,或1*400 μ m,他们块轴为基横轴，而100 μ m，200 μ m，400 μ m方向为多横模，只是发散角NA多在0.1。
[0005]正常情况下，多模LD耦合到单模光纤效率很低，如对1*100 μ m??约980nmLD其耦合效率约3%?5%其原因可以现解，他们在100 μ m方向NA = 0.1与通常980 μ m单模光纤2.6 μ m的NA相差无几，而I μ m方向是基模。耦合效率可以很高，所以1*100 μ m光中只有1*5.6 μ m??光可以进入单模光纤，则其效率约为1*5.6/1*100=?3%?5%。
【发明内容】
[0006]为解决上述问题，本发明提出一种多横模激光的单模光纤耦合结构，可大幅度提高多模激光输入单模光纤的耦合效率。
[0007]为达到上述目的，本发明提供的技术方案为:一种多横模激光的单模光纤耦合结构，包括依次设于多横模激光源后面的准直单元、聚焦单元和多光纤耦合阵列；所述多光纤耦合阵列包括多根单模耦合光纤，各单模耦合光纤的输入端沿多横模激光光斑的多横模方向紧密排列；多横模激光源发射的多横模激光经准直单元准直之后，由聚焦单元耦合到多光纤耦合阵列的各单模耦合光纤内，该多光纤耦合阵列将多横模激光光斑分割为多个与单横模激光具有相同直径和方向角乘积的光束单元，并由各单模耦合光纤另一端输出。
[0008]进一步的，所述聚焦单元为一聚焦透镜；所述多光纤耦合阵列各单模耦合光纤输入端的光纤包层抛光为类矩形结构，各单模耦合光纤输入端类矩形结构的长边依次紧靠在一起，沿多横模激光光斑的多横模方向紧密排列；或所述多光纤耦合阵列由一多芯光纤替代，所述多芯光纤输入端的纤芯沿多横模激光光斑的多横模方向紧密排列；所述纤芯为单模耦合光纤纤芯。
[0009]进一步的，所述类矩形结构的短边尺寸与所述单模耦合光纤纤芯尺寸为同一数量级，且大于所述纤芯直径。
[0010]进一步的，所述聚焦单元为一微透镜阵列；所述多光纤耦合阵列各单模耦合光纤输入端的光纤包层抛光为类矩形结构，各单模耦合光纤输入端类矩形结构的长边依次紧靠在一起，沿多横模激光光斑的多横模方向紧密排列；或者，所述多光纤耦合阵列由一多芯光纤替代，所述多芯光纤输入端的纤芯沿多横模激光光斑的多横模方向紧密排列；所述纤芯为单模耦合光纤纤芯；或者，所述多光纤耦合阵列的多根单模耦合光纤输入端紧密排列，并由一固定件固定。
[0011]进一步的，所述类矩形结构的短边尺寸与所述单模耦合光纤纤芯尺寸为同一数量级，且大于所述纤芯直径；所述固定件为阵列V型槽，各单模耦合光纤输入端固定于各V型槽上。
[0012]进一步的，还包括一光分路器，设于聚焦单元与多光纤耦合阵列之间；所述聚焦单7Π为一聚焦透镜，将多横模激光会聚到分光器上，由所述光分路器将多横模激光分为多路子光束，分别输入到多光纤耦合阵列的各单模耦合光纤内。
[0013]进一步的，所述光分路器为平面光波导分路器(PLC分路器)。
[0014]进一步的，所述多光纤耦合阵列各单模耦合光纤输入端的光纤包层抛光为类矩形结构，各单模耦合光纤输入端类矩形结构的长边依次紧靠在一起，沿多横模激光光斑的多横模方向紧密排列；或者，所述多光纤耦合阵列由一多芯光纤替代，所述多芯光纤输入端的纤芯沿多横模激光光斑的多横模方向紧密排列；所述纤芯为单模耦合光纤纤芯；或者，所述多光纤耦合阵列的多根单模耦合光纤输入端紧密排列，并由一固定件固定。
[0015]进一步的，所述类矩形结构的短边尺寸与所述单模耦合光纤纤芯尺寸为同一数量级，且大于所述纤芯直径；所述固定件为阵列V型槽，各单模耦合光纤输入端固定于各V型槽上。
[0016]进一步的，所述多横模激光源为单个多横模半导体激光器，或包括LD芯片阵列和阵列光束压缩系统；所述多横模激光为一个方向近单横模，另一个方向为多横模的激光束，或者是两个方向都为多横模的激光束；所述准直单元包括快轴准直透镜和慢轴准直透镜。
[0017]本发明的有益效果为:将多横模激光光斑沿其多横模方向分割为多个与单横模激光具有相同直径和方向角乘积的光束单兀，再将各光束单兀分别I禹合到单模I禹合光纤内，如此一组单模耦合光纤输出总激光之和可大幅提高，总的单模耦合光纤耦合效率也大大提闻。
【附图说明】
[0018]图1为本发明耦合结构实施例一示意图；
图2为本发明耦合结构实施例二示意图；
图3为本发明耦合结构实施例三示意图；
图4为本发明多光纤耦合阵列输入端端面结构一示意图；
图5为本发明多光纤耦合阵列输入端端面结构二示意图；
图6为本发明多光纤耦合阵列输入端端面结构三示意图。
[0019]附图标示:10、多横模激光源；20、准直单元；21、快轴准直透镜；22、慢轴准直透镜；31、聚焦透镜；32、微透镜阵列；40、多光纤耦合阵列；41、类矩形结构；42、纤芯；43、光纤包层；44、单模耦合光纤；45、V型槽；50、PLC分路器。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和【具体实施方式】，对本发明做进一步说明。
[0021]本发明的多横模激光的单模光纤耦合结构，将多横模激光光斑沿其多横模方向分割为多个与单横模激光具有相同直径和方向角乘积的光束单兀，再将各光束单兀分别I禹合到单模耦合光纤内，如此一组单模耦合光纤输出总激光之和可大幅提高，总的单模耦合光纤耦合效率也大大提高。具体的，该耦合结构包括依次设于多横模激光源后面的准直单元、聚焦单元和多光纤耦合阵列。其中，多光纤耦合阵列包括多根单模耦合光纤，各单模耦合光纤的输入端沿多横模激光光斑的多横模方向紧密排列，多横模激光源发出的多横模激光经准直单元准直之后，由聚焦单元耦合到多光纤耦合阵列的各单模耦合光纤内，多光纤耦合阵列将多横模激光光斑分割为多个与单横模激光具有相同直径和方向角乘积的光束单7Π，并由各单模耦合光纤另一端输出。最后将该组单模耦合光纤的输出激光累加一起，其输出总激光之和可大幅提高，总的单模耦合光纤耦合效率也大大提高。
[0022]如图1所示的实施例一，该实施例中，准直单元20包括快轴准直透镜21和慢轴准直透镜22，聚焦单元采用的是一聚焦透镜31。多光纤耦合阵列40，多光纤耦合阵列40的输入端如图4所示，输入端的光纤包层抛光为类矩形结构41，类矩形结构41的长边依次紧靠在一起，沿多横模激光光斑的多横模方向紧密排列。多横模激光源10发出的多横模激光经快轴准直透镜21和慢轴准直透镜22准直为平行光，再经聚焦透镜31变换为与原多横模激光芯片发射光斑相近似的会聚光，会聚到多光纤耦合阵列40的输入端端面上，分别耦合到各单模耦合光纤内，从而被分割为多个与单横模激光具有相同直径和方向角乘积的光束单元，进入各个单模耦合光纤，并从各个单模耦合光纤的另一端面输出。
[0023]该实施例的多光纤耦合阵列40的入射端面采用如图4所示的结构，将各单模耦合光纤输入端的光纤包层抛光为类矩形结构41，且类矩形结构41的短边尺寸与单模耦合光纤纤芯42尺寸为同一数量级，且大于该纤芯42直径。再将各单模耦合光纤的输入端紧靠排列粘接起来，组成一个间距很近的光纤头阵列，端面如图4所示。其中类矩形结构41的短边尺寸尽量接近纤芯42的直径，以尽量缩小各单模耦合光纤纤芯42之间的间距，以便尽