专利名称：一种带指示的多发光单元半导体激光器模块耦合装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于激光器制造领域，涉及一种多发光单元半导体激光器模块耦合装置。
技术背景 半导体激光器又称激光二极管(LD)。进入八十年代，人们吸收了半导体物理发展的最新成果，采用了量子阱(QW)和应变量子阱(SL-QW)等新颖性结构，引进了折射率调制Bragg发射器以及增强调制Bragg发射器最新技术，同时还发展了 MBE、MOCVD及CBE等晶体生长技术新工艺，使得新的外延生长工艺能够精确地控制晶体生长，达到原子层厚度的精度，生长出优质量子阱以及应变量子阱材料。于是，制作出的LD，其阈值电流显著下降，转换效率大幅度提高，输出功率成倍增长，使用寿命也明显加长。半导体激光器及其光纤耦合系统在工业、医疗、军事等领域得到越来越广泛的应用。在众多应用中，体积小，重量轻，成本低的半导体激光器的耦合模块成为市场的关注重点和各国研究的焦点。目前为了追求高功率和高亮度输出的半导体激光器耦合模块，通常是在半导体激光器(LD)前端加相应的光束整形系统，如对光束进行切割，旋转，重排等，将激光束压缩至需要的光斑输出(牛岗，樊仲维，王培峰等，“大功率半导体激光列阵单光纤耦合技术”，半导体学报，2007，28(10) : 1607-1610)，这样使得耦合模块体积大，结构和工艺复杂，成本高。国内外相关广品很多，但多为两种芯片基础上开发出的广品，都存在一定的缺点(I)单管(Single Emitter)产品，该产品只有一个发光点，可以做到808nm, 50 μ m,5W的激光输出，尽管光纤芯径很小，但由于功率的限制，亮度并不是很高。(2)单Bar产品，该产品的发光点一般为19个或19个以上(如47个，62个)，针对这种Bar条，多使用切割、翻转、重排、聚焦的光束整形方式来实现光纤耦合输出，这类产品可以达到很高的功率，但由于采用了复杂的光学系统，成本很高，而且输出光纤芯径也不能做到很小，较难达到高亮度输出的目的。(3)多Bar条产品，这类产品在功率方面具有绝对的优势，但很难使激光耦合进小芯径的光纤内，这就决定了该类产品的亮度不高。综上所述，传统的半导体激光器光纤耦合方案中，激光芯片一般采用单管(SingleEmitter)或者单Bar，而光学整形系统(主要是Bar条类)则往往需要进行复杂的光学切割、旋转、重排。传统技术具有以下缺点(I)基于Bar条的光纤f禹合产品成本高,要求的驱动电流大。由于加入了复杂的光学系统，使得整个产品成本提高，降低了该类产品的市场竞争力，同时该类产品往往需要很高的驱动电流，这严重限制了产品的应用。(2)功率和亮度偏低。对于单管光纤耦合产品，由于其功率的限制，很难做出大功率、高亮度的激光器产品。而对于Bar条光纤耦合产品，由于很难将光束耦合进小芯径的光纤中，所以亮度也不高。[0011](3)工艺复杂。常见的Bar条光纤耦合产品通常采用复杂的光学系统，以达到小芯径光纤耦合输出的目的，这种光学系统包含了复杂的光束整形透镜，在实际生产中，每增加一个透镜，工艺难度大大增加，同时也带来功率的损失。(4)结构复杂。传统技术中，为了得到好的光束质量，无论是单管类还是Bar条类产品，均采用了复杂的光学整形系统，因此使得耦合模块的结构复杂，体积庞大。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种带指示的多发光单元半导体激光器模块耦合装置，使激光器模块无需进行复杂的光束整形，以较低的成本、简便的设置实现了高功率输出、光斑均匀。本实用新型的目的是通过以下技术方案来解决的一种带指示的多发光单元半导体激光器模块耦合装置，其特殊之处在于包括在 电路板上固定设置的多个半导体激光器模块和一个指示模块，所述指示模块采用可见光半导体激光器芯片；每个半导体激光器模块组中的每一个发光单元的输出分别接入与之一一对应的光纤跳线，指示模块的输出也接入单独的光纤跳线；所有的光纤跳线以物理汇聚方式形成合束输出。上述的物理汇聚方式可以是所有的光纤跳线沿输出方向紧密排布或捆绑。上述的物理汇聚方式也可以是所有的光纤跳线的输出端共同接入一根较大孔径的光纤跳线。上述的半导体激光器模块采用单管芯片、巴条芯片，或由多个单管芯片并联组成。上述多个半导体激光器模块中，至少有两个半导体激光器模块的输出波长不同；对于由多个单管芯片并联组成的半导体激光器模块，其中至少有两个单管芯片的输出波长不同。这样，采用多波长的输入源能够避免干涉现象，进一步提高了功率输出。上述所有的光纤跳线形成的合束截面为圆形。这样，可合束成圆光斑。上述的半导体激光器模块最好并列排列或成阶梯状排列在电路板上，各半导体激光器模块的激光发射方向一致。上述多个半导体激光器模块可以采用依次串联的电连接方式。本实用新型具有以下有益效果(I)成本低。本实用新型省去了复杂的光束整形系统,大大节省了成本。(2)电路可靠、功率高，光斑均匀。与传统半导体激光器产品相比，本实用新型的功率显著提高，本实用新型省去了通常Bar条光束整形系统所需要的光束翻转、切割、重排等过程，多个半导体激光器模块在壳体外进行耦合，工艺简单、安装方便。(3)可以实现对不可见光的指示，因系统中加入了指示模块，指示模块与多个半导体激光器模块串联，可根据指示光，判定出多个半导体激光器模块发射出的激光光斑位置。(4)能够实现多波长输出，且以此可进一步提高输出功率。
图I为本实用新型实施例一的示意图；图2为本实用新型实施例二的示意图；[0030]图3为本实用新型实施例三的示意图。其中1、2、3、7、8、10、11为半导体激光器模块；4为指不模块；5为光纤跳线；6为发光单元；9为较大孔径的光纤跳线；12为较大孔径的光纤跳线。
具体实施方式
本实用新型的多发光单元半导体激光器模块耦合装置的制备方法如下在每个半导体激光器模块的每一个发光单元处安装光纤跳线，使每一个发光单元发出的光通过所对应的光纤跳线；将多根独立的光纤跳线捆绑后输出激光或者多根独立的光纤跳线接入同一根光纤跳线中合束后输出激光。本实用新型的每个发光单元对应一根光纤跳线，发光单元发出的激光通过光纤跳线进行压缩后输出，由于指示模块的发光单元的出射光为可见光，因此可以通过指示模块判断激光输出的位置。 本实用新型的最佳方案是采用多个半导体激光器模块串联，且发光单元总计为三个，七个或十九个，这样就能够简便地实现排列合束形成圆形光斑，效果最佳。本实用新型主要应用于高功率半导体激光器，可根据所选芯片的不同，生产出多种波长、多种功率的激光器。
以下结合附图和具体实施实例详细叙述本实用新型实施例一如图I所示，多发光单元半导体激光器模块耦合装置包括多个半导体激光器模块，包括半导体激光器模块I、半导体激光器模块2、半导体激光器模块3和半导体激光器模块4和指示模块5，半导体激光器模块I是有6个发光单元的巴条芯片，半导体激光器模块2是有3个发光单元的巴条芯片，半导体激光器模块3是有5个发光单元的巴条芯片，指示模块4是可见光芯片，可选用红光芯片、绿光芯片或者蓝光芯片。在每个半导体激光器模块组的每一个发光单元处对应安装光纤跳线，指示模块的发光单元对应安装光纤跳线。在半导体激光器模块I的每个发光点6处安装光纤跳线5，在半导体激光器模块2的每个发光单元6处安装光纤跳线5，在半导体激光器模块4的发光单元处安装光纤跳线5。将所有的光纤跳线紧密排布或捆绑形成合束。半导体激光器模块I、半导体激光器模块2和半导体激光器模块3可选用波长相同的芯片也可以选择波长不同的芯片，如半导体激光器模块I和半导体激光器模块2可选用波长635nm,而半导体激光器模块3选用波长808nm。实施例二如图2所示，多发光单元半导体激光器模块耦合装置包括半导体激光器模块7、半导体激光器模块8和指示模块4，半导体激光器模块7、半导体激光器模块8和指示模块4平行排列，半导体激光器模块7选用的是波长为830nm有3个发光单元的微型巴条芯片，半导体激光器模块8选用的是波长为980nm的有5个发光单元的巴条芯片，指示模块4选用波长为635nm的红光单管芯片。在半导体激光器模块7的每一个发光单元6处对应安装光纤跳5，在半导体激光器模块8的每一个发光单元6处对应安装光纤跳线5线，指示模块4的发光单元对应安装光纤跳线5。然后将每根独立的光纤跳线5合束到数值孔径比光纤跳线5更大的光纤跳线9中，通过光纤跳线9输出激光。实施例三如图3所示，多发光单元半导体激光器模块耦合装置选用3个半导体激光器模块10，波长为808nm的单发光单元芯片；选用3个半导体激光器模块11，波长为976nm的单发光单兀芯片；同时指不模块4选用波长为445nm的蓝光芯片。在半导体激光器模块10、半 导体激光器模块11的发光单元处对应安装光纤跳线5，然后将每根独立的光纤跳线5合束到数值孔径比光纤跳线5更大的的光纤跳线12中，通过光纤跳线12输出激光。
权利要求1.一种带指示的多发光单元半导体激光器模块耦合装置，其特征在于包括在电路板上固定设置的多个半导体激光器模块和一个指示模块，所述指示模块采用可见光半导体激光器芯片；每个半导体激光器模块组中的每一个发光单元的输出分别接入与之一一对应的光纤跳线，指示模块的输出也接入单独的光纤跳线；所有的光纤跳线以物理汇聚方式形成合束输出。
2.根据权利要求I所述的多发光单元半导体激光器模块耦合装置，其特征在于所有的光纤跳线沿输出方向紧密排布或捆绑。
3.根据权利要求I所述的多发光单元半导体激光器模块耦合装置，其特征在于所有的光纤跳线的输出端共同接入一根较大孔径的光纤跳线。
4.根据权利要求2或3所述的多发光单元半导体激光器模块耦合装置，其特征在于所述的半导体激光器模块采用单管芯片、巴条芯片，或由多个单管芯片并联组成。
5.根据权利要求4所述的多发光单元半导体激光器模块耦合装置，其特征在于多个半导体激光器模块中，至少有两个半导体激光器模块的输出波长不同；对于由多个单管芯片并联组成的半导体激光器模块，其中至少有两个单管芯片的输出波长不同。
6.根据权利要求5所述的多发光单元半导体激光器模块耦合装置，其特征在于所有的光纤跳线形成的合束截面为圆形。
7.根据权利要求6所述的多发光单元半导体激光器模块耦合装置，其特征在于半导体激光器模块并列排列或成阶梯状排列在电路板上，各半导体激光器模块的激光发射方向—致。
8.根据权利要求7所述的多发光单元半导体激光器模块耦合装置，其特征在于多个半导体激光器模块采用依次串联的电连接方式。
专利摘要本实用新型提供一种带指示的多发光单元半导体激光器模块耦合装置。该多发光单元半导体激光器模块耦合装置包括在电路板上固定设置的多个半导体激光器模块和一个指示模块，所述指示模块采用可见光半导体激光器芯片；每个半导体激光器模块组中的每一个发光单元的输出分别接入与之一一对应的光纤跳线，指示模块的输出也接入单独的光纤跳线；所有的光纤跳线以物理汇聚方式形成合束输出。本实用新型使激光器模块无需进行复杂的光束整形，以较低的成本、简便的设置实现了高功率输出、光斑均匀。
文档编号H01S5/06GK202600260SQ20122020326
公开日2012年12月12日 申请日期2012年5月8日 优先权日2012年5月8日
发明者刘兴胜, 王晓飚, 杨凯, 郑艳芳 申请人:西安炬光科技有限公司