專利名稱：一種波導(dǎo)陣列多光束整形裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種波導(dǎo)陣列多光束整形裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及激光技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種波導(dǎo)陣列多激光光束整形裝置。
背景技術(shù)：
[0002]在集成光學(xué)領(lǐng)域，平面光波導(dǎo)技術(shù)，因采用半導(dǎo)體制程，不僅具有低成本潛力，而且具有整合器件能力，被視為集成光學(xué)拼圖中重要的一塊。目前，平面光波導(dǎo)被廣泛應(yīng)用于光通信領(lǐng)域，通常采用多通道波導(dǎo)，在輸入輸出端都與光纖或光纖陣列耦合，例如基于平面光波導(dǎo)IXN分路器、NXN耦合器。這類應(yīng)用中，通常輸入輸出光具有相同的波長、光束質(zhì)量。[0003]在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中，例如流式細(xì)胞儀中，由于使用的許多熒光染料具有獨(dú)特的光譜特性，經(jīng)常需要使用多種具有不同波長的光源，即細(xì)胞液流通過路徑的激光照射區(qū)域可能同時有多個激光束照射，樣品顆?；蚣?xì)胞以連續(xù)的方式被每個光束照射，分別激發(fā)產(chǎn)生熒光。為保證測量的精度與準(zhǔn)確性，除了特定激光波長之外，對于激光光束的尺寸、形狀、偏振都有特定的要求。[0004]在流式細(xì)胞儀中，經(jīng)常使用的激光波長有除532nm、561nm等波長通常采用固體激光光源外，其它如405nm、488nm、640nm等波長通常采用半導(dǎo)體激光器。半導(dǎo)體激光器通常具有較差的光束質(zhì)量，且快慢軸發(fā)散角不同，要得到能滿足要求的光束，通常需要經(jīng)過復(fù)雜的整形光學(xué)系統(tǒng)。[0005]此外，由于需要在細(xì)胞或顆粒液流經(jīng)過的路徑上排列，要將多個激光器經(jīng)整形之后還需滿足特定的空間位置關(guān)系。傳統(tǒng)的方法是采用反射鏡片固定于精密調(diào)整架上來進(jìn)行調(diào)整。這種方式調(diào)節(jié)難度較高,且占據(jù)的空間較大,實(shí)現(xiàn)成本高。發(fā)明內(nèi)容[0006]針對上述問題，本實(shí)用新型提出一種波導(dǎo)陣列多光束整形裝置，同時實(shí)現(xiàn)激光光束整形與位置排列。[0007]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案為一種波導(dǎo)陣列多光束整形裝置，包括激光光源、耦合光學(xué)系統(tǒng)，還包括整形波導(dǎo)陣列和整形透鏡組；所述整形波導(dǎo)陣列具有多個波導(dǎo)通道；所述激光光源包括多個激光器，發(fā)出的多束激光經(jīng)耦合光學(xué)系統(tǒng)分別耦合到整形波導(dǎo)陣列的不同波導(dǎo)通道中，經(jīng)整形波導(dǎo)陣列整形之后，各激光光束以相同的模場直徑和相同的偏振方向輸出，最后經(jīng)整形透鏡組平行輸出。[0008]進(jìn)一步的，所述整形波導(dǎo)陣列各波導(dǎo)通道之間的間距在輸入端面處與輸出端面處不同。[0009]進(jìn)一步的，所述整形波導(dǎo)陣列的輸入端面和輸出端面均不與該整形波導(dǎo)陣列平面垂直，具有一傾斜角度，以防止端面反射光沿原路徑返回，減少裝置的回波損耗。[0010]進(jìn)一步的，所述整形波導(dǎo)陣列的輸入端面和輸出端面均鍍有對各激光波長增透的介質(zhì)膜。[0011]進(jìn)一步的，所述激光光源包含多個不同波長的激光束。[0012]進(jìn)一步的，所述激光器為半導(dǎo)體激光器、固體激光器或氣體激光器，或者為其中兩種或三種的組合。[0013]進(jìn)一步的，所述耦合光學(xué)系統(tǒng)為光學(xué)透鏡組或耦合光纖組。[0014]進(jìn)一步的，所述耦合光纖組包括激光光源耦合輸出光纖和整形波導(dǎo)陣列耦合輸入光纖；所述輸出光纖分別與各激光器相對，輸入光纖分別與整形波導(dǎo)陣列各波導(dǎo)通道輸入端相對；所述輸出光纖與輸入光纖對應(yīng)，分別通過光纖連接器連接。[0015]進(jìn)一步的，所述整形透鏡組包含至少一個光學(xué)透鏡。[0016]本實(shí)用新型的有益效果為采用平面波導(dǎo)陣列結(jié)構(gòu)同時對多個不同波長的激光光束進(jìn)行整形和空間排列布置，以滿足生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中對多波長激光光束質(zhì)量及光束空間位置關(guān)系的要求，同時大大降低了激光光束整形與光束空間排列的難度，而且該裝置具有體積小、精度聞等優(yōu)點(diǎn)。


[0017]圖I為本實(shí)用新型實(shí)施例一結(jié)構(gòu)示意圖；[0018]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例二結(jié)構(gòu)示意圖；[0019]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例采用的整形波導(dǎo)陣列結(jié)構(gòu)示意圖。[0020]附圖標(biāo)記1、激光光源；2、稱合光纖組；3、整形波導(dǎo)陣列；301、輸入端面；302、輸出端面；303、波導(dǎo)通道；4、整形透鏡組；5、光斑；6、光學(xué)透鏡組。
具體實(shí)施方式
[0021]
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
，對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。[0022]本實(shí)用新型考慮流式細(xì)胞儀等設(shè)備使用中的實(shí)際需求，采用多通道的平面波導(dǎo)結(jié)合整形光學(xué)系統(tǒng)來滿足，采用平面波導(dǎo)陣列結(jié)構(gòu)同時對多個不同波長的激光光束進(jìn)行整形和空間排列布置，以滿足生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中對多波長激光光束質(zhì)量及光束空間位置關(guān)系的要求。該裝置有利于簡化設(shè)計(jì)，縮小裝置尺寸，同時大大降低了激光光束整形與光束空間排列的難度，實(shí)現(xiàn)了高輸出光束質(zhì)量、小體積和高精度的整形裝置。具體的，如圖I和2所示，該波導(dǎo)陣列多光束整形裝置包括激光光源I、耦合光學(xué)系統(tǒng)，還包括整形波導(dǎo)陣列3和整形透鏡組4 ;其中，整形波導(dǎo)陣列3具有多個波導(dǎo)通道303 ;激光光源I包括多個激光器，發(fā)出的多束激光經(jīng)耦合光學(xué)系統(tǒng)分別耦合到整形波導(dǎo)陣列3的不同波導(dǎo)通道303中，經(jīng)整形波導(dǎo)陣列3整形之后，各激光光束以相同的模場直徑和相同的偏振方向輸出，最后經(jīng)整形透鏡組4平行輸出，獲得具有相同尺寸且方向平行的光斑5。[0023]具體的，如圖I所示為本實(shí)用新型的實(shí)施例一，該實(shí)施例中激光光源I包括3個不同波長的半導(dǎo)體激光器，其波長分別為640nm、488nm和405nm，耦合光學(xué)系統(tǒng)采用的是由三根保偏光纖構(gòu)成的耦合光纖組2，整形波導(dǎo)陣列3具有與三個半導(dǎo)體激光器一一對應(yīng)的三個波導(dǎo)通道303，三個半導(dǎo)體激光器發(fā)出的三個波長的激光光束分別通過保偏光纖耦合進(jìn)整形波導(dǎo)陣列3的各個波導(dǎo)通道303中，經(jīng)整形波長陣列3整形之后，各個激光光束以相同的模場直徑和相同的偏振方向輸出，最后由整形透鏡組4將整形波導(dǎo)陣列3輸出的各波長激光光束整形為具有相同尺寸且方向平行的光斑5。其中，整形波導(dǎo)陣列3各個波導(dǎo)通道303在輸出端面302處的間距及空間位置關(guān)系根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需要排列，而在輸入端面301處的間距及空間位置關(guān)系則根據(jù)各個激光器尺寸及應(yīng)用方便設(shè)置，即整形波導(dǎo)陣列3各波導(dǎo)通道303之間的間距在輸入端面301處與輸出端面302處不同，故該整形波導(dǎo)陣列3同時兼具光束整形及各光束空間位置排列的功能，大大降低了激光光束整形與光束空間排列的難度。由于整形波導(dǎo)陣列采用半導(dǎo)體光刻工藝加工，其加工精度高，可保證光斑的一致性以及相對位置的精度，所以該裝置同時具有體積小、精度高等優(yōu)點(diǎn)。優(yōu)選的，該實(shí)施例中，耦合光纖組分為激光光源I禹合輸出光纖和整形波導(dǎo)陣列I禹合輸入光纖，均米用保偏光纖；該輸出光纖分別與各激光器相對，輸入光纖分別與整形波導(dǎo)陣列各波導(dǎo)通道輸入端相對；輸出光纖與輸入光纖一一對應(yīng)，分別通過光纖連接器連接。光纖連接器可以采用FC/APC、SC/APC、 FC/PC或SC/PC等。這樣便于后期的維護(hù)，在光纖耦合光源出現(xiàn)問題時，可以很方便地進(jìn)行維修和更換。[0024]如圖2所示為本實(shí)用新型的實(shí)施例二，與實(shí)施例一不同的是，該實(shí)施例中，激光光源I采用的是半導(dǎo)體激光器與固定激光器組合的方式，包括波長分別為488nm和405nm的兩個半導(dǎo)體激光器，和一個波長為532nm的固體激光器；耦合光學(xué)系統(tǒng)采用的是由三個光學(xué)透鏡組成的光學(xué)透鏡組6，整形波導(dǎo)陣列3同樣具有三個波導(dǎo)通道303，三個激光器發(fā)出的三個波長的激光光束分別通過三個光學(xué)透鏡耦合進(jìn)整形波導(dǎo)陣列3的各個波導(dǎo)通道303 中，經(jīng)整形波長陣列3整形之后,各個激光光束以相同的模場直徑和相同的偏振方向輸出， 最后由整形透鏡組4將整形波導(dǎo)陣列3輸出的各波長激光光束整形為具有相同尺寸且方向平行的光斑5。該實(shí)施例中，由于耦合光學(xué)系統(tǒng)采用的是光學(xué)透鏡組6，各激光光束在整形波導(dǎo)陣列3輸入端面處301的間距與實(shí)施例一中可能有所不同，故該實(shí)施例中整形波導(dǎo)陣列3各波導(dǎo)通道303在輸入端面301處的間距根據(jù)該實(shí)施例中實(shí)際各激光光束之間間距設(shè)計(jì)，而在輸出端面302的間距則與實(shí)施例一中相同。[0025]上述各實(shí)施例中，激光光源I也可以采用全固體激光器或全氣體激光器，或者是半導(dǎo)體激光器、固體激光器和氣體激光器中兩種或三種的組合。整形透鏡組4則包含至少一個光學(xué)透鏡。本實(shí)用新型實(shí)施例中采用的整形波導(dǎo)整列結(jié)構(gòu)如圖3所示，具有三個波導(dǎo)通道303，各波導(dǎo)通道303具有相同的模場直徑與偏振方向，在輸入端面301、輸出端面302 處的間距Pl與P2不同。這樣做的好處在于可以滿足通常流式細(xì)胞儀光學(xué)系統(tǒng)對于光斑大小與偏振方向的一致性要求；同時，波導(dǎo)光輸入端面301處的間距Pl較大，才能有足夠的空間將激光器的光耦合進(jìn)波導(dǎo)通道，而根據(jù)流式細(xì)胞儀的要求，輸出端面302處的波導(dǎo)通道間距P2通常要較小。該整形波導(dǎo)陣列3的輸入端面301和輸出端面302均不與該整形波導(dǎo)陣列3平面垂直，具有一傾斜 角度，以防止端面反射光沿原路徑返回，減少裝置的回波損耗；而且，整形波導(dǎo)陣列3的輸入端面301和輸出端面302均鍍有對各激光波長增透的介質(zhì)膜，以減少裝置的插入損耗。[0026]盡管結(jié)合優(yōu)選實(shí)施方案具體展示和介紹了本實(shí)用新型，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，在不脫離所附權(quán)利要求書所限定的本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，在形式上和細(xì)節(jié)上對本實(shí)用新型做出的各種變化，均為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種波導(dǎo)陣列多光束整形裝置，包括激光光源、耦合光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于還包括整形波導(dǎo)陣列和整形透鏡組；所述整形波導(dǎo)陣列具有多個波導(dǎo)通道；所述激光光源包括多個激光器，發(fā)出的多束激光經(jīng)耦合光學(xué)系統(tǒng)分別耦合到整形波導(dǎo)陣列的不同波導(dǎo)通道中，經(jīng)整形波導(dǎo)陣列整形之后，各激光光束以相同的模場直徑和相同的偏振方向輸出，最后經(jīng)整形透鏡組平行輸出。
2.如權(quán)利要求I所述一種波導(dǎo)陣列多光束整形裝置，其特征在于所述整形波導(dǎo)陣列各波導(dǎo)通道之間的間距在輸入端面處與輸出端面處不同。
3.如權(quán)利要求I所述一種波導(dǎo)陣列多光束整形裝置，其特征在于所述整形波導(dǎo)陣列的輸入端面和輸出端面均不與該整形波導(dǎo)陣列平面垂直，具有一傾斜角度。
4.如權(quán)利要求I所述一種波導(dǎo)陣列多光束整形裝置，其特征在于所述整形波導(dǎo)陣列 的輸入端面和輸出端面均鍍有對各激光波長增透的介質(zhì)膜。
5.如權(quán)利要求I所述一種波導(dǎo)陣列多光束整形裝置，其特征在于所述激光光源包含多個不同波長的激光束。
6.如權(quán)利要求I所述一種波導(dǎo)陣列多光束整形裝置，其特征在于所述激光器為半導(dǎo)體激光器、固體激光器或氣體激光器，或者為其中兩種或三種的組合。
7.如權(quán)利要求I所述一種波導(dǎo)陣列多光束整形裝置，其特征在于所述耦合光學(xué)系統(tǒng)為光學(xué)透鏡組。
8.如權(quán)利要求I所述一種波導(dǎo)陣列多光束整形裝置，其特征在于所述耦合光學(xué)系統(tǒng)為率禹合光纖組。
9.如權(quán)利要求8所述一種波導(dǎo)陣列多光束整形裝置，其特征在于所述耦合光纖組包括激光光源耦合輸出光纖和整形波導(dǎo)陣列耦合輸入光纖；所述輸出光纖分別與各激光器相對，輸入光纖分別與整形波導(dǎo)陣列各波導(dǎo)通道輸入端相對；所述輸出光纖與輸入光纖對應(yīng)，分別通過光纖連接器連接。
10.如權(quán)利要求I所述一種波導(dǎo)陣列多光束整形裝置，其特征在于所述整形透鏡組包含至少一個光學(xué)透鏡。
專利摘要本實(shí)用新型涉及激光技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種波導(dǎo)陣列多光束整形裝置，包括激光光源、耦合光學(xué)系統(tǒng)，還包括整形波導(dǎo)陣列和整形透鏡組；所述整形波導(dǎo)陣列具有多個波導(dǎo)通道；所述激光光源包括多個激光器，發(fā)出的多束激光經(jīng)耦合光學(xué)系統(tǒng)分別耦合到整形波導(dǎo)陣列的不同波導(dǎo)通道中，經(jīng)整形波導(dǎo)陣列整形之后，各激光光束以相同的模場直徑和相同的偏振方向輸出，最后經(jīng)整形透鏡組平行輸出。該裝置采用平面波導(dǎo)陣列結(jié)構(gòu)同時對多個不同波長的激光光束進(jìn)行整形和空間排列布置，以滿足生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中對多波長激光光束質(zhì)量及光束空間位置關(guān)系的要求，同時大大降低了激光光束整形與光束空間排列的難度，而且該裝置具有體積小、精度高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G02B27/09GK202815320SQ20122054082
公開日2013年3月20日 申請日期2012年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月22日
發(fā)明者李大汕, 張哨峰, 鄧鵬 , 楊金濤, 呂超, 沈淵 申請人:上海高意激光技術(shù)有限公司