本實(shí)用新型涉及激光光電子技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種多個(gè)二極管激光器列陣封裝結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

隨著二極管激光器技術(shù)的發(fā)展，其已應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，且對(duì)激光器光功率的要求越來(lái)越高。如，在無(wú)線激光通信領(lǐng)域，為了提高通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及傳輸距離，要求采用更高功率的激光。在刑偵技偵領(lǐng)域的物證搜索過(guò)程中，為了提高生物檢材激發(fā)熒光的強(qiáng)度，也需要采用更高功率的激光進(jìn)行激發(fā)。目前獲得高功率激光的方法常見有如下3種：1、提高單個(gè)二極管激光器的輸出功率；2、采用單個(gè)二極管激光器列陣；3、采用多個(gè)光纖耦合的二極管激光器合束。方法1要求二極管激光器件有新的發(fā)展、輸出功率有根本性的提高，在短時(shí)間內(nèi)難以實(shí)現(xiàn)，由研發(fā)費(fèi)用來(lái)看性價(jià)比過(guò)低。方法2采用單個(gè)二極管激光器列陣對(duì)冷卻裝置要求高，傳統(tǒng)的水冷結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大且笨重，同時(shí)成本高。方法3多個(gè)二極管激光器發(fā)出的激光經(jīng)光纖耦合合束得到高功率的激光束，使用和維護(hù)方便，但相關(guān)設(shè)施的生產(chǎn)工藝的要求高，故成本高，而且傳輸效率低，整體體積大難以安裝使用。

總之，目前尚未有獲得高功率激光且成本低、便于實(shí)用的裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是為了克服上述的獲得高功率激光的技術(shù)和方法的不足和缺點(diǎn)，提出了一種多個(gè)二極管激光器列陣的封裝結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型多個(gè)二極管激光器嵌于熱沉內(nèi)，輸出功率是多個(gè)二極管激光器功率之和，冷卻裝置簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜的水冷冷卻裝置；無(wú)需多個(gè)光纖耦合合束，激光傳輸效率高、體積小，封裝工藝簡(jiǎn)單。

本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的一種多個(gè)二極管激光器列陣封裝結(jié)構(gòu)包括N個(gè)二極管激光器，N為3至20的整數(shù)。每個(gè)二極管激光器配有一個(gè)非球面準(zhǔn)直透鏡以及一個(gè)柱面透鏡，組成一個(gè)激光發(fā)射光學(xué)單體。金屬的熱沉上有與二極管激光器相配合的均布的N個(gè)安裝孔，N個(gè)孔的中心線相互平行，N個(gè)二極管激光器及其非球面準(zhǔn)直透鏡一一嵌入熱沉的N個(gè)安裝孔內(nèi)，柱面透鏡位于熱沉上表面，每個(gè)柱面透鏡與一套二極管激光器和非球面準(zhǔn)直透鏡相對(duì)。N個(gè)激光發(fā)射光學(xué)單體的光軸之間的平行度≤0.1mrad。

二極管激光器發(fā)射激光光束，激光光束兩個(gè)方向的發(fā)散角為一致或者為不一致。激光光束經(jīng)過(guò)非球面準(zhǔn)直透鏡進(jìn)行準(zhǔn)直，同時(shí)壓縮兩個(gè)方向的光束發(fā)散角；然后激光光束再經(jīng)過(guò)柱面透鏡進(jìn)行準(zhǔn)直，再次壓縮其中一個(gè)方向的光束發(fā)散角。經(jīng)過(guò)兩個(gè)透鏡的兩次光束準(zhǔn)直，激光發(fā)射光學(xué)單體發(fā)出的激光光束發(fā)散角低于毫弧度(mrad)量級(jí)。各激光發(fā)射光學(xué)單體之間的平行度≤0.1mrad。

所述金屬的熱沉為導(dǎo)熱良好的銀、或銅、或鋁熱沉。

N個(gè)激光發(fā)射光學(xué)單體均相同。

所述非球面準(zhǔn)直透鏡的頂部為非球面凸透鏡，底部為直徑相同的圓柱透鏡，其直徑大于二極管激光器外徑，其光軸與二極管激光器的激光光束中心重合。

所述柱面透鏡頂面為凸曲面，前后兩個(gè)側(cè)面相互平行，左右兩個(gè)側(cè)面相互平行，且前后左右四個(gè)側(cè)面均垂直于底面，底面為長(zhǎng)方形平面，置于熱沉上表面、壓在熱沉安裝孔上，長(zhǎng)方形的長(zhǎng)度為熱沉安裝孔的孔徑的6/5至4/3，其寬度為熱沉安裝孔孔徑的2/3至4/5，非球面準(zhǔn)直透鏡的光軸延長(zhǎng)線垂直通過(guò)長(zhǎng)方形中心。

熱沉的一個(gè)安裝孔處于中心位置，其余(N-1)個(gè)安裝孔以中心的安裝孔為中心呈中心對(duì)稱分布。各安裝孔的孔壁的間距及各安裝孔與熱沉外壁的間距大于2.5mm。

處于熱沉外周安裝孔上的各柱面透鏡為徑向安置，即其長(zhǎng)方形底面的長(zhǎng)中心線相交于中心安裝孔中心；或者處于熱沉外周安裝孔上的各柱面透鏡為周向安置，即處于熱沉外周安裝孔上的柱面透鏡長(zhǎng)方形底面的長(zhǎng)中心線垂直于中心安裝孔中心與同一柱面透鏡底面長(zhǎng)方形中心的連線。

當(dāng)處于熱沉外周安裝孔上的各柱面透鏡為徑向安置時(shí)，中心安裝孔上的柱面透鏡長(zhǎng)方形底面的長(zhǎng)中心線與處于外周的某一個(gè)柱面透鏡長(zhǎng)方形底面的長(zhǎng)中心線成一直線。

嵌入熱沉安裝孔的二極管激光器，通過(guò)粘膠與熱沉安裝孔內(nèi)壁固定連接，即滿足導(dǎo)熱性要求，又滿足安裝穩(wěn)固。二極管激光器的管腳經(jīng)安裝孔底部與電源線連接，二極管激光器底部與熱沉底面距離為0mm～3mm。二極管激光器下方的空間用于連接電源線。

非球面準(zhǔn)直透鏡固定在熱沉的安裝孔內(nèi)，非球面準(zhǔn)直透鏡底部與二極管激光器頂部的間距為2mm～4mm，非球面準(zhǔn)直透鏡頂部與熱沉表面的間距為0mm～3mm。

熱沉的各安裝孔為臺(tái)階孔，下孔直徑與二極管激光器直徑相配合，上孔直徑大于下孔直徑、與非球面準(zhǔn)直透鏡相配合，上孔孔壁有螺紋，壓圈環(huán)的高度小于上孔深度，環(huán)的內(nèi)徑小于非球面準(zhǔn)直透鏡的外徑、大于或等于二極管激光器外徑，壓圈環(huán)的外壁有螺紋，與熱沉安裝孔上孔內(nèi)壁的螺紋相配合，壓圈環(huán)旋入熱沉的安裝孔上孔，擰緊壓住非球面準(zhǔn)直透鏡，壓圈環(huán)的頂?shù)陀跓岢辽媳砻妗?/p>

熱沉頂面、每個(gè)安裝孔配一對(duì)相互平行的夾持片，夾持片為金屬片，與熱沉固定連接，垂直豎在安裝孔孔緣兩側(cè)，一對(duì)夾持片的間距為柱面透鏡的長(zhǎng)，一個(gè)柱面透鏡卡在一對(duì)夾持片之間，柱面透鏡的兩個(gè)相對(duì)的側(cè)面與夾持片粘結(jié)固定。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型一種多個(gè)二極管激光器列陣封裝結(jié)構(gòu)的有益效果為：1、其輸出功率是N個(gè)二極管激光器功率之和，提供滿足需要的高功率激光；2、本封裝結(jié)構(gòu)保證多個(gè)激光發(fā)射光學(xué)單體的組合具有小的發(fā)散角以及平行度；3、與單個(gè)列陣二極管激光器相比，冷卻裝置簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜的水冷冷卻裝置；4、與多個(gè)光纖耦合二極管激光器相比，無(wú)需多個(gè)光纖耦合合束，激光傳輸效率高、體積小，并且封裝工藝簡(jiǎn)單。

附圖說(shuō)明

圖1是本多個(gè)二極管激光器列陣封裝結(jié)構(gòu)實(shí)施例俯視示意圖；

圖2是本多個(gè)二極管激光器列陣封裝結(jié)構(gòu)實(shí)施例A-A向縱剖示意圖；

圖3是本多個(gè)二極管激光器列陣封裝結(jié)構(gòu)實(shí)施例的一個(gè)激光發(fā)射光學(xué)單體縱剖示意圖；

圖4是本多個(gè)二極管激光器列陣封裝結(jié)構(gòu)實(shí)施例單個(gè)激光發(fā)射光學(xué)單體的光路示意圖；

圖5是本多個(gè)二極管激光器列陣封裝結(jié)構(gòu)實(shí)施例近場(chǎng)光斑示意圖；

圖6是本多個(gè)二極管激光器列陣封裝結(jié)構(gòu)實(shí)施例外周柱面透鏡周向布置的俯視示意圖。

圖中標(biāo)號(hào)為:

1、熱沉，2、柱面透鏡，3、夾持片，4、壓圈環(huán)，5、二極管激光器，6、非球面準(zhǔn)直透鏡，7、管腳，8、光斑。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型技術(shù)方案更加清晰，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

本實(shí)施例多個(gè)二極管激光器列陣封裝結(jié)構(gòu)如圖1至3所示，銅制熱沉1有6個(gè)安裝孔，其中一個(gè)安裝孔處于中心位置，其余5個(gè)安裝孔以中心的安裝孔為中心均勻分布于一個(gè)半徑為25mm的圓周上。各安裝孔的孔壁間距及各安裝孔與熱沉外壁的間距大于2.5mm。各個(gè)孔的中心線相互平行。

熱沉1的各安裝孔為臺(tái)階孔，下孔直徑與二極管激光器5外徑相配合，孔徑4mm,上孔孔徑5mm、與非球面準(zhǔn)直透鏡6相配合，上孔孔壁有螺紋。

6個(gè)二極管激光器5一一嵌入熱沉1的6個(gè)安裝孔的下孔內(nèi)，通過(guò)粘膠與熱沉1的安裝孔內(nèi)壁固定連接，二極管激光器5的管腳經(jīng)安裝孔底部與電源線連接，本例二極管激光器5底部與熱沉1底面距離為0。

6個(gè)非球面準(zhǔn)直透鏡6一一嵌在各安裝孔的上孔內(nèi)、卡置于下孔的臺(tái)階上；本例的非球面準(zhǔn)直透鏡6頂部為非球面凸透鏡，底部為直徑相同的圓柱透鏡，本例其直徑5mm,大于二極管激光器5外徑，其光軸與二極管激光器5的激光光束中心重合。壓圈環(huán)4為金屬環(huán)，環(huán)的高度小于上孔深度，環(huán)的內(nèi)徑小于非球面準(zhǔn)直透鏡6的外徑，壓圈環(huán)4的外壁有螺紋，與熱沉1安裝孔上孔內(nèi)壁的螺紋相配合，壓圈環(huán)4旋入熱沉1的安裝孔上孔，擰緊壓住非球面準(zhǔn)直透鏡6，壓圈環(huán)4的頂?shù)陀跓岢?上表面。非球面準(zhǔn)直透鏡6固定后，非球面準(zhǔn)直透鏡6底部與二極管激光器5頂部的間距為2mm，非球面準(zhǔn)直透鏡6頂部與熱沉1表面的間距為3mm。

6個(gè)柱面透鏡2位于熱沉上表面的各安裝孔上，每個(gè)柱面透鏡與一套二極管激光器和非球面準(zhǔn)直透鏡相對(duì)。一個(gè)二極管激光器、一個(gè)非球面準(zhǔn)直透鏡以及一個(gè)柱面透鏡，組成一個(gè)激光發(fā)射光學(xué)單體。本例6個(gè)激光發(fā)射光學(xué)單體均相同，且6個(gè)激光發(fā)射光學(xué)單體光軸的平行度≤0.1mrad。

本例柱面透鏡2頂面為凸曲面，前后兩個(gè)側(cè)面相互平行，左右兩個(gè)側(cè)面相互平行，且前后左右四個(gè)側(cè)面均垂直于底面，底面為長(zhǎng)方形平面置于熱沉1上表面、壓在熱沉1安裝孔上，長(zhǎng)方形的長(zhǎng)度為6mm，其寬度為4mm，非球面準(zhǔn)直透鏡6的光軸延長(zhǎng)線垂直通過(guò)長(zhǎng)方形底面中心。

本例處于熱沉1外周安裝孔上的5個(gè)柱面透鏡2為徑向安置，即其長(zhǎng)方形底面的長(zhǎng)中心線相交于中心安裝孔中心；中心安裝孔上的柱面透鏡2長(zhǎng)方形底面的長(zhǎng)中心線與處于外周的一個(gè)柱面透鏡2長(zhǎng)方形底面的長(zhǎng)中心線成一直線。

熱沉1頂面、每個(gè)安裝孔配一對(duì)相互平行的夾持片3，夾持片3為與熱沉1材料相同的銅片，與熱沉1固定連接，垂直豎在安裝孔孔緣兩側(cè)，一對(duì)夾持片3間距為柱面透鏡2的長(zhǎng)，柱面透鏡2卡在一對(duì)夾持片3之間，柱面透鏡2的兩個(gè)較小的相對(duì)的側(cè)面與夾持片3粘結(jié)固定。

本例經(jīng)過(guò)管腳7對(duì)二極管激光器5供電。本例單個(gè)激光發(fā)射光學(xué)單體的光路如圖4所示，二極管激光器5發(fā)射激光光束，激光光束兩個(gè)方向的發(fā)散角為一致或是不一致。激光光束經(jīng)過(guò)非球面準(zhǔn)直透鏡6進(jìn)行準(zhǔn)直，同時(shí)壓縮兩個(gè)方向的光束發(fā)散角；然后激光光束再經(jīng)過(guò)柱面鏡2進(jìn)行準(zhǔn)直，再次壓縮其中一個(gè)方向的光束發(fā)散角。經(jīng)過(guò)兩次光束準(zhǔn)直，獲得整體發(fā)散角低于毫弧度量級(jí)的激光光束，輸出光束的光斑如圖5所示。光斑8的排布與各個(gè)激光器發(fā)射光學(xué)單體在金屬熱沉1內(nèi)的排布方式一致。通過(guò)陣列近場(chǎng)光斑8的大小以及光束在空間傳播距離可以計(jì)算各光束的發(fā)散角；根據(jù)兩個(gè)光斑8之間的距離可以得知這兩個(gè)發(fā)射光學(xué)單體光軸的平行度。

如圖6所示，本例處于熱沉1外周安裝孔上的各柱面透鏡2也可為周向安置，即處于熱沉1外周安裝孔上的柱面透鏡2長(zhǎng)方形底面的長(zhǎng)中心線垂直于中心安裝孔中心與該柱面透鏡2長(zhǎng)方形底面中心的連線。

上述實(shí)施例，僅為對(duì)本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明的具體個(gè)例，本實(shí)用新型并非限定于此。凡在本實(shí)用新型的公開的范圍之內(nèi)所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。