一種直接半導(dǎo)體激光器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高功率輸出的直接半導(dǎo)體激光器。
【背景技術(shù)】
[0002]與固體激光器、氣體激光器以及光纖激光器相比,直接半導(dǎo)體激光器有著較多的優(yōu)點，效率高，體積小，價格低，可靠性高。但是，半導(dǎo)體激光器的，缺點是功率密度較低和光束質(zhì)量較差。
[0003]為了解決以上問題，一般都采用光束整形合束的技術(shù)對多個LD進(jìn)行合束處理?，F(xiàn)有的合束技術(shù)，如空間合束技術(shù)，僅能提高功率不能提高亮度；偏振合束，可以提高亮度，但只能合束兩路激光；波長合束，可以提高功率和亮度，如TeraD1de公司利用了麻省理工學(xué)院林肯實驗室開發(fā)的波長光束合成方法，將大量獨立的半導(dǎo)體激光器進(jìn)行光束合成，發(fā)射出一束高功率、高質(zhì)量激光束，使其達(dá)到傳統(tǒng)化學(xué)或固體激光器的功率和光束質(zhì)量水平，獲得了較高的電光效率和可控的發(fā)熱量。又如中國專利局2013年10月9日公開的發(fā)明專利申請《一種半導(dǎo)體激光器管芯的合束裝置》(申請?zhí)?201310274302.3)，利用快慢軸準(zhǔn)直透鏡、布拉格體光柵、全息光柵和光束變換透鏡組實現(xiàn)對多束激光的波長合束，以獲得高功率、高亮度的高質(zhì)量激光束。
[0004]上述TeraD1de公司和中國發(fā)明專利申請《一種半導(dǎo)體激光器管芯的合束裝置》雖然都利用了波長合束技術(shù)實現(xiàn)高功率、高亮度的激光束，但是由于多個激光發(fā)光單元并列排成陣列，尺寸較大，需要較大口徑的光學(xué)系統(tǒng)，而大口徑光學(xué)系統(tǒng)在進(jìn)行光束整形和聚焦時必定帶來較大的像差，影響聚焦光斑的大小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述問題，本發(fā)明提出一種直接半導(dǎo)體激光器，具有光纖輸出的高功率、高亮度、小光斑的高質(zhì)量激光束。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:一種直接半導(dǎo)體激光器，包括依光路設(shè)置的LD芯片陣列、光束合束單兀和部分輸出稱合鏡,還包括陣列稱合光纖,設(shè)于LD芯片陣列與光束合束單元之間；所述陣列耦合光纖包括多根并列的光纖，各光纖纖芯截面為矩形或類矩形結(jié)構(gòu)，沿矩形或類矩形結(jié)構(gòu)的短邊方向傳播單模激光，沿其長邊方向可傳播多模激光；光纖一端與LD芯片陣列對應(yīng)，另一端為輸出端，沿矩形或類矩形結(jié)構(gòu)的短邊方向緊密排列成一條直線；LD芯片陣列各芯片發(fā)射的激光分別進(jìn)入陣列耦合光纖對應(yīng)的光纖內(nèi)，從陣列耦合光纖緊密排列的一端輸出，再經(jīng)光束合束單元合束后，由部分輸出耦合鏡輸出并反饋至光束合束單元進(jìn)行波長鎖定。
[0007]進(jìn)一步的，所述陣列耦合光纖輸出端各光纖沿矩形或類矩形結(jié)構(gòu)的長邊方向拋光為平面，各光纖的兩拋光平面之間的間距與矩形或類矩形結(jié)構(gòu)的纖芯截面的短邊長度為同一數(shù)量級，且大于該短邊長度。
[0008]進(jìn)一步的，所述光束合束單元包括準(zhǔn)直柱面鏡組和合束光柵；所述陣列耦合光纖輸出端的端面位于準(zhǔn)直柱面鏡組的焦平面上；由陣列耦合光纖輸出的激光經(jīng)準(zhǔn)直柱面鏡組準(zhǔn)直后入射到合束光柵上,經(jīng)合束光柵后由部分輸出I禹合鏡輸出，部分輸出I禹合鏡和合束光柵提供反饋至LD芯片陣列進(jìn)行波長鎖定。
[0009]進(jìn)一步的，所述合束光柵為透射式光柵或反射式光柵。
[0010]進(jìn)一步的，還包括位于部分輸出耦合鏡后面的整形聚焦透鏡組和輸出光纖；由部分輸出耦合鏡輸出的合束激光經(jīng)整形聚焦透鏡組整形并聚焦耦合到輸出光纖，經(jīng)輸出光纖輸出激光。
[0011]本發(fā)明的有益效果為:通過采用特制的陣列耦合光纖將LD芯片陣列的激光進(jìn)行耦合，使各激光器的光束間距大大縮小，獲得尺寸很小的多束并列的激光輸出，然后再對陣列耦合光纖輸出端的激光束進(jìn)行波長合束，從而可獲得小光斑的高功率、高亮度的高質(zhì)量激光束；而且結(jié)構(gòu)簡單、易行。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明直接半導(dǎo)體激光器實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明陣列耦合光纖耦合端光纖截面示意圖；
圖3為本發(fā)明耦合光纖輸出端端面示意圖；
圖4為本發(fā)明直接半導(dǎo)體激光器光束合束過程中各光斑示意圖。
[0013]附圖標(biāo)示:1、LD芯片陣列；101、發(fā)光單元；2、陣列耦合光纖；201、耦合端；202、輸出端；203、纖芯；3、準(zhǔn)直柱面鏡組；4、合束光柵；5、部分輸出耦合鏡；6、整形聚焦透鏡組；7、輸出光纖。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】，對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0015]本發(fā)明的直接半導(dǎo)體激光器通過采用特制的陣列耦合光纖將LD芯片陣列的激光進(jìn)行耦合，使各激光器的光束間距大大縮小，獲得尺寸很小的多束并列的激光輸出，然后再對陣列耦合光纖輸出端的激光束進(jìn)行波長合束，從而可獲得小光斑的高功率、高亮度的高質(zhì)量激光束；而且結(jié)構(gòu)簡單、易行。具體的，該直接半導(dǎo)體激光器包括依光路設(shè)置的LD芯片陣列1、光束合束單兀和部分輸出稱合鏡5,還包括陣列稱合光纖2,設(shè)于LD芯片陣列I與光束合束單元之間；該陣列耦合光纖2包括多根并列的光纖，各光纖纖芯203截面為矩形或類矩形結(jié)構(gòu)，沿矩形或類矩形結(jié)構(gòu)的短邊方向傳播單模激光，沿其長邊方向可傳播多模激光；光纖耦合端201與LD芯片陣列I 一一對應(yīng)，另一端為輸出端202，沿矩形或類矩形結(jié)構(gòu)纖芯203的短邊方向緊密排列成一條直線，并粘接在一起；LD芯片陣列I各發(fā)光單元101發(fā)射的激光分別進(jìn)入陣列耦合光纖2對應(yīng)的光纖內(nèi)，從陣列耦合光纖2緊密排列的輸出端202輸出，再經(jīng)光束合束單兀合束后，由部分輸出I禹合鏡5輸出，由部分輸出I禹合鏡5輸出并反饋至光束合束單兀進(jìn)行波長鎖定。陣列稱合光纖2、光束合束單兀和部分輸出稱合鏡5對激光束進(jìn)行光斑壓縮合束和波長鎖定，構(gòu)成外腔結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體激光器，可獲得一個方向壓縮合束的激光輸出，其中一個方向為單模，另外一個正交方向仍然為多模。
[0016]具體的，如圖1所示的實施例，優(yōu)選的，該實施例在部分輸出耦合鏡5后面增加了整形聚焦透鏡組6和輸出光纖7 ；由部分輸出耦合鏡5輸出的合束激光經(jīng)整形聚焦透鏡組6整形并聚焦耦合到輸出光纖7，經(jīng)輸出光纖7輸出激光。其中，光束合束單元包括對激光束快慢軸進(jìn)行準(zhǔn)直的準(zhǔn)直柱面鏡組3和合束光柵4，陣列耦合光纖2輸出端202的端面位于準(zhǔn)直柱面鏡組3的焦平面上；由陣列耦合光纖2輸出的激光經(jīng)準(zhǔn)直柱面鏡組3準(zhǔn)直后入射到合束光柵4上,經(jīng)合束光柵4后由部分輸出I禹合鏡5輸出，