本發(fā)明涉及激光傳光結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于光纖耦合單管半導(dǎo)體激光器的傳光束結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

目前，單管半導(dǎo)體激光器一般采用空間合束或偏振合束技術(shù)進(jìn)行合束，然后聚焦耦合進(jìn)光纖。這種耦合方式有兩個(gè)缺陷：一是光纖耦合端面處光功率密度較大，容易造成損傷；二是光纖位置的偏移甚至是極其微小的偏移就會(huì)導(dǎo)致耦合效率下降，從而導(dǎo)致光功率下降。

與其它形式的激光器相比，半導(dǎo)體激光器具有高效率、壽命長(zhǎng)、體積小、成本低等優(yōu)點(diǎn)。目前，大功率半導(dǎo)體激光器一般由巴條或者垂直陣列的堆棧制成陣列半導(dǎo)體激光器，但是由于陣列器件封裝中熱管理的困難使得大功率激光器的壽命大幅降低。而單管的散熱性較好，一般單管激光器的壽命大于100000小時(shí)，而陣列激光器的壽命小于10000小時(shí)；但是單個(gè)單管的功率較低，往往達(dá)不到使用要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的基于光纖耦合單管半導(dǎo)體激光器的傳光束結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供基于光纖耦合單管半導(dǎo)體激光器的傳光束結(jié)構(gòu)，所述傳光束結(jié)構(gòu)由至少一個(gè)光纖合束器、用于將光纖合束器進(jìn)行封裝和固定的封裝結(jié)構(gòu)和輸出結(jié)構(gòu)依次連接而成。

進(jìn)一步，所述光纖合束器由n根光纖熔融拉錐后形成一根光纖，包括光纖合束器主體、熔融拉錐區(qū)和合束光纖。

進(jìn)一步，所述輸出結(jié)構(gòu)包括套管和封裝在套管中的多根光纖，所述光纖的數(shù)目與光纖合束器數(shù)目相等，每個(gè)光纖合束器對(duì)應(yīng)一根光纖作為輸出端。

進(jìn)一步，所述光纖合束器的數(shù)目小于100。

優(yōu)選的，所述光纖合束器的數(shù)目為4。

進(jìn)一步，所述光纖合束器包括3根、7根、19根或61根具有相同特性參數(shù)的光纖。

進(jìn)一步，所述光纖合束器的n根光纖為六邊形排列。

進(jìn)一步，所述輸出結(jié)構(gòu)中的多根光纖的排列方式為方形、圓形、半圓形、環(huán)形、同心圓型、弧形、多邊形或隨機(jī)分布型。

本申請(qǐng)?zhí)岢鲆环N基于光纖耦合單管半導(dǎo)體激光器的傳光束結(jié)構(gòu)，利用一種光纖合束器將多個(gè)單管激光器發(fā)射的光進(jìn)行合束，從而增大了單管半導(dǎo)體激光器的輸出功率；傳光束結(jié)構(gòu)制作簡(jiǎn)單，使用方便，解決了單管半導(dǎo)體激光器輸出功率小的問題。

附圖說明

圖1為本發(fā)明基于光纖耦合單管半導(dǎo)體激光器的傳光束結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說明

1、光纖合束器，2、封裝結(jié)構(gòu)，3、輸出結(jié)構(gòu)，11、熔融拉錐區(qū)，12、合束光纖，31、光纖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。

如圖1所示，一種基于光纖耦合單管半導(dǎo)體激光器的傳光束結(jié)構(gòu)，包括所述傳光束結(jié)構(gòu)由至少一個(gè)光纖合束器1、用于將光纖合束器1進(jìn)行封裝和固定的封裝結(jié)構(gòu)2和輸出結(jié)構(gòu)3依次連接而成。

所述封裝結(jié)構(gòu)2為特制的夾具，作用是封裝、固定和散熱。

所述光纖合束器1由n根光纖熔融拉錐后形成一根光纖，包括光纖合束器1主體、熔融拉錐區(qū)11和合束光纖12。其中n為自然數(shù)。

所述光纖合束器1的遠(yuǎn)離合束光纖12的一端為光信號(hào)輸入端，可以連接光源；所述輸出結(jié)構(gòu)3為光信號(hào)輸出端，用于輸出光信號(hào)。

具體的，所述光纖合束器1的每一根光纖都可以耦合一個(gè)單管半導(dǎo)體激光器，則具有n根光纖的光纖合束器1可以耦合n個(gè)單管半導(dǎo)體激光器。

每個(gè)單管半導(dǎo)體激光器發(fā)射光信號(hào)，通過各自相連接的光纖進(jìn)行傳輸；經(jīng)過熔融拉錐區(qū)11后，n個(gè)單管半導(dǎo)體激光器所發(fā)射的光信號(hào)合束到一根合束光纖12，合束后的光信號(hào)的功率大于單管半導(dǎo)體激光器發(fā)射光功率，從而解決了單管半導(dǎo)體激光器輸出功率小的問題。

所述輸出結(jié)構(gòu)3包括套管和封裝在套管中的多根光纖31，所述光纖31的數(shù)目與光纖合束器1數(shù)目相等，每個(gè)光纖合束器1對(duì)應(yīng)一根光纖31作為輸出端。

具體的，所述套管可以是石英套管。所述輸出結(jié)構(gòu)3中的每一根光纖31即是一個(gè)光纖合束器1的合束光纖12，因此光纖31與光纖合束器1具有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。

所述光纖合束器1的數(shù)目小于100。優(yōu)選的，所述光纖合束器1的數(shù)目為4。

所述光纖合束器1包括1根、7根、19根或61根具有相同特性參數(shù)的光纖。所述光纖合束器1的n根光纖為六邊形排列。

光纖合束器1中的具體的光纖數(shù)目根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要而定。

所述輸出結(jié)構(gòu)3中的多根光纖31的排列方式為方形、圓形、半圓形、環(huán)形、同心圓型、弧形、多邊形或隨機(jī)分布型。

輸出結(jié)構(gòu)3中的光纖呈不同排列，以適應(yīng)具體的應(yīng)用需求。在不同的應(yīng)用系統(tǒng)中可以選擇其中一種排列形狀。

在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，所述基于光纖耦合單管半導(dǎo)體激光器的傳光束結(jié)構(gòu)由4個(gè)光纖合束器1組成，每個(gè)光纖合束器1包括7根特征參數(shù)相同的光纖。對(duì)每個(gè)光纖合束器1的7根光纖進(jìn)行熔融拉錐，拉錐完成后將光纖從束腰處切斷并打磨；在切斷處熔接一根數(shù)值孔徑相匹配的光纖即為合束光纖；采用涂膠的方式將光纖合束器封裝在特制的夾具即封裝結(jié)構(gòu)中，起到固定與散熱的作用，這樣可以得到4根合束光纖。所述合束光纖的纖芯直徑大于光纖合束器1中的單根光纖的直徑。

所述光纖合束器1的遠(yuǎn)離合束光纖的一端為激光輸入端，通過光纖耦合的方式與單管半導(dǎo)體激光器相熔接，也可以是LED，或者電荷耦合器件，或者是光電晶體管；其合束光纖為輸出端，因此也是輸出光纖。

在本實(shí)施例中，將4個(gè)光纖合束器1的合束光纖即4根輸出光纖按方形、圓形、半圓形、環(huán)形、同心圓型、弧形、多邊形和隨機(jī)分布型中的任一種方式排列在一起，用環(huán)氧膠均勻涂膠固定在石英套管中；然后用研磨拋光機(jī)將光纖束的輸出端面研磨、拋光，這樣就得到了輸出結(jié)構(gòu)3。經(jīng)過研磨和拋光的輸出結(jié)構(gòu)3可以降低傳送過程中光的反射、散射而造成的能量損耗。

在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，所述光纖合束器1采用的光纖為105/125um(芯徑/包層)，NA0.15的石英光纖，對(duì)半導(dǎo)體激光來(lái)說傳輸損耗極小，可以忽略不計(jì)。首先將四組19根上述光纖分別采用錐形光纖束石英套管法進(jìn)行熔融拉錐，并經(jīng)過切割、研磨后熔接一根400/440um(芯徑/包層)，NA0.22的石英光纖，這樣就制作了四個(gè)光纖合束器1，每個(gè)光纖合束器1包括光纖合束器1主體、熔融拉錐區(qū)11和合束光纖12。

采用高折膠將四根合束光纖12固定在封裝結(jié)構(gòu)中，進(jìn)行固定與散熱；將四根合束光纖12按方形排列并用環(huán)氧膠粘接固定在方形石英套管中，膠合過程中對(duì)膠中的氣泡和光纖位置的變化做相應(yīng)的調(diào)整，最后用研磨拋光機(jī)對(duì)輸出端面進(jìn)行研磨拋光處理，最終這種基于光纖耦合單管半導(dǎo)體激光器的傳光束結(jié)構(gòu)制作完成。

本發(fā)明所述基于光纖耦合單管半導(dǎo)體激光器的傳光束結(jié)構(gòu)，通過熔融拉錐的方法將多個(gè)單根光纖融為一根光纖，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)單根光纖接入的光信號(hào)進(jìn)行合束放大；同時(shí)又將多個(gè)合束后的光纖再次組合到一個(gè)輸出結(jié)構(gòu)中，使得光信號(hào)可以進(jìn)一步加大，可以很好的解決單管半導(dǎo)體激光器輸出功率小的問題

本發(fā)明所述基于光纖耦合單管半導(dǎo)體激光器的傳光束結(jié)構(gòu)，其每個(gè)光纖合束器1的數(shù)目可配置，每個(gè)光纖合束器1包含的光纖數(shù)目也可配置。根據(jù)具體應(yīng)用的需要配置為每個(gè)光纖合束器1不同數(shù)目的光纖，以達(dá)到光信號(hào)合束放大的目的；然后配置不同數(shù)目的光纖合束器1，使光信號(hào)進(jìn)一步得到加強(qiáng)。

本發(fā)明所述傳光束結(jié)構(gòu)制作簡(jiǎn)單，配置靈活，且結(jié)構(gòu)小巧，適合于實(shí)用，具有良好的應(yīng)用前景。

最后，本申請(qǐng)的方法僅為較佳的實(shí)施方案，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。