專利名稱：一種帶指示的多發(fā)光單元半導(dǎo)體激光器模塊耦合裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于激光器制造領(lǐng)域，涉及一種多發(fā)光單元半導(dǎo)體激光器模塊耦合裝置。
技術(shù)背景 半導(dǎo)體激光器又稱激光二極管(LD)。進(jìn)入八十年代，人們吸收了半導(dǎo)體物理發(fā)展的最新成果，采用了量子阱(QW)和應(yīng)變量子阱(SL-QW)等新穎性結(jié)構(gòu)，引進(jìn)了折射率調(diào)制Bragg發(fā)射器以及增強(qiáng)調(diào)制Bragg發(fā)射器最新技術(shù)，同時還發(fā)展了 MBE、MOCVD及CBE等晶體生長技術(shù)新工藝，使得新的外延生長工藝能夠精確地控制晶體生長，達(dá)到原子層厚度的精度，生長出優(yōu)質(zhì)量子阱以及應(yīng)變量子阱材料。于是，制作出的LD，其閾值電流顯著下降，轉(zhuǎn)換效率大幅度提高，輸出功率成倍增長，使用壽命也明顯加長。半導(dǎo)體激光器及其光纖耦合系統(tǒng)在工業(yè)、醫(yī)療、軍事等領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。在眾多應(yīng)用中，體積小，重量輕，成本低的半導(dǎo)體激光器的耦合模塊成為市場的關(guān)注重點(diǎn)和各國研究的焦點(diǎn)。目前為了追求高功率和高亮度輸出的半導(dǎo)體激光器耦合模塊，通常是在半導(dǎo)體激光器(LD)前端加相應(yīng)的光束整形系統(tǒng)，如對光束進(jìn)行切割，旋轉(zhuǎn)，重排等，將激光束壓縮至需要的光斑輸出(牛崗，樊仲維，王培峰等，“大功率半導(dǎo)體激光列陣單光纖耦合技術(shù)”，半導(dǎo)體學(xué)報，2007，28(10) : 1607-1610)，這樣使得耦合模塊體積大，結(jié)構(gòu)和工藝復(fù)雜，成本高。國內(nèi)外相關(guān)廣品很多，但多為兩種芯片基礎(chǔ)上開發(fā)出的廣品，都存在一定的缺點(diǎn)(I)單管(Single Emitter)產(chǎn)品，該產(chǎn)品只有一個發(fā)光點(diǎn)，可以做到808nm, 50 μ m,5W的激光輸出，盡管光纖芯徑很小，但由于功率的限制，亮度并不是很高。(2)單Bar產(chǎn)品，該產(chǎn)品的發(fā)光點(diǎn)一般為19個或19個以上(如47個，62個)，針對這種Bar條，多使用切割、翻轉(zhuǎn)、重排、聚焦的光束整形方式來實(shí)現(xiàn)光纖耦合輸出，這類產(chǎn)品可以達(dá)到很高的功率，但由于采用了復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，成本很高，而且輸出光纖芯徑也不能做到很小，較難達(dá)到高亮度輸出的目的。(3)多Bar條產(chǎn)品，這類產(chǎn)品在功率方面具有絕對的優(yōu)勢，但很難使激光耦合進(jìn)小芯徑的光纖內(nèi)，這就決定了該類產(chǎn)品的亮度不高。綜上所述，傳統(tǒng)的半導(dǎo)體激光器光纖耦合方案中，激光芯片一般采用單管(SingleEmitter)或者單Bar，而光學(xué)整形系統(tǒng)(主要是Bar條類)則往往需要進(jìn)行復(fù)雜的光學(xué)切割、旋轉(zhuǎn)、重排。傳統(tǒng)技術(shù)具有以下缺點(diǎn)(I)基于Bar條的光纖f禹合產(chǎn)品成本高,要求的驅(qū)動電流大。由于加入了復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，使得整個產(chǎn)品成本提高，降低了該類產(chǎn)品的市場競爭力，同時該類產(chǎn)品往往需要很高的驅(qū)動電流，這嚴(yán)重限制了產(chǎn)品的應(yīng)用。(2)功率和亮度偏低。對于單管光纖耦合產(chǎn)品，由于其功率的限制，很難做出大功率、高亮度的激光器產(chǎn)品。而對于Bar條光纖耦合產(chǎn)品，由于很難將光束耦合進(jìn)小芯徑的光纖中，所以亮度也不高。[0011](3)工藝復(fù)雜。常見的Bar條光纖耦合產(chǎn)品通常采用復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，以達(dá)到小芯徑光纖耦合輸出的目的，這種光學(xué)系統(tǒng)包含了復(fù)雜的光束整形透鏡，在實(shí)際生產(chǎn)中，每增加一個透鏡，工藝難度大大增加，同時也帶來功率的損失。(4)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。傳統(tǒng)技術(shù)中，為了得到好的光束質(zhì)量，無論是單管類還是Bar條類產(chǎn)品，均采用了復(fù)雜的光學(xué)整形系統(tǒng)，因此使得耦合模塊的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積龐大。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種帶指示的多發(fā)光單元半導(dǎo)體激光器模塊耦合裝置，使激光器模塊無需進(jìn)行復(fù)雜的光束整形，以較低的成本、簡便的設(shè)置實(shí)現(xiàn)了高功率輸出、光斑均勻。本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來解決的一種帶指示的多發(fā)光單元半導(dǎo)體激光器模塊耦合裝置，其特殊之處在于包括在 電路板上固定設(shè)置的多個半導(dǎo)體激光器模塊和一個指示模塊，所述指示模塊采用可見光半導(dǎo)體激光器芯片；每個半導(dǎo)體激光器模塊組中的每一個發(fā)光單元的輸出分別接入與之一一對應(yīng)的光纖跳線，指示模塊的輸出也接入單獨(dú)的光纖跳線；所有的光纖跳線以物理匯聚方式形成合束輸出。上述的物理匯聚方式可以是所有的光纖跳線沿輸出方向緊密排布或捆綁。上述的物理匯聚方式也可以是所有的光纖跳線的輸出端共同接入一根較大孔徑的光纖跳線。上述的半導(dǎo)體激光器模塊采用單管芯片、巴條芯片，或由多個單管芯片并聯(lián)組成。上述多個半導(dǎo)體激光器模塊中，至少有兩個半導(dǎo)體激光器模塊的輸出波長不同；對于由多個單管芯片并聯(lián)組成的半導(dǎo)體激光器模塊，其中至少有兩個單管芯片的輸出波長不同。這樣，采用多波長的輸入源能夠避免干涉現(xiàn)象，進(jìn)一步提高了功率輸出。上述所有的光纖跳線形成的合束截面為圓形。這樣，可合束成圓光斑。上述的半導(dǎo)體激光器模塊最好并列排列或成階梯狀排列在電路板上，各半導(dǎo)體激光器模塊的激光發(fā)射方向一致。上述多個半導(dǎo)體激光器模塊可以采用依次串聯(lián)的電連接方式。本實(shí)用新型具有以下有益效果(I)成本低。本實(shí)用新型省去了復(fù)雜的光束整形系統(tǒng),大大節(jié)省了成本。(2)電路可靠、功率高，光斑均勻。與傳統(tǒng)半導(dǎo)體激光器產(chǎn)品相比，本實(shí)用新型的功率顯著提高，本實(shí)用新型省去了通常Bar條光束整形系統(tǒng)所需要的光束翻轉(zhuǎn)、切割、重排等過程，多個半導(dǎo)體激光器模塊在殼體外進(jìn)行耦合，工藝簡單、安裝方便。(3)可以實(shí)現(xiàn)對不可見光的指示，因系統(tǒng)中加入了指示模塊，指示模塊與多個半導(dǎo)體激光器模塊串聯(lián)，可根據(jù)指示光，判定出多個半導(dǎo)體激光器模塊發(fā)射出的激光光斑位置。(4)能夠?qū)崿F(xiàn)多波長輸出，且以此可進(jìn)一步提高輸出功率。

圖I為本實(shí)用新型實(shí)施例一的示意圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例二的示意圖；[0030]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例三的示意圖。其中1、2、3、7、8、10、11為半導(dǎo)體激光器模塊；4為指不模塊；5為光纖跳線；6為發(fā)光單元；9為較大孔徑的光纖跳線；12為較大孔徑的光纖跳線。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的多發(fā)光單元半導(dǎo)體激光器模塊耦合裝置的制備方法如下在每個半導(dǎo)體激光器模塊的每一個發(fā)光單元處安裝光纖跳線，使每一個發(fā)光單元發(fā)出的光通過所對應(yīng)的光纖跳線；將多根獨(dú)立的光纖跳線捆綁后輸出激光或者多根獨(dú)立的光纖跳線接入同一根光纖跳線中合束后輸出激光。本實(shí)用新型的每個發(fā)光單元對應(yīng)一根光纖跳線，發(fā)光單元發(fā)出的激光通過光纖跳線進(jìn)行壓縮后輸出，由于指示模塊的發(fā)光單元的出射光為可見光，因此可以通過指示模塊判斷激光輸出的位置。 本實(shí)用新型的最佳方案是采用多個半導(dǎo)體激光器模塊串聯(lián)，且發(fā)光單元總計為三個，七個或十九個，這樣就能夠簡便地實(shí)現(xiàn)排列合束形成圓形光斑，效果最佳。本實(shí)用新型主要應(yīng)用于高功率半導(dǎo)體激光器，可根據(jù)所選芯片的不同，生產(chǎn)出多種波長、多種功率的激光器。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施實(shí)例詳細(xì)敘述本實(shí)用新型實(shí)施例一如圖I所示，多發(fā)光單元半導(dǎo)體激光器模塊耦合裝置包括多個半導(dǎo)體激光器模塊，包括半導(dǎo)體激光器模塊I、半導(dǎo)體激光器模塊2、半導(dǎo)體激光器模塊3和半導(dǎo)體激光器模塊4和指示模塊5，半導(dǎo)體激光器模塊I是有6個發(fā)光單元的巴條芯片，半導(dǎo)體激光器模塊2是有3個發(fā)光單元的巴條芯片，半導(dǎo)體激光器模塊3是有5個發(fā)光單元的巴條芯片，指示模塊4是可見光芯片，可選用紅光芯片、綠光芯片或者藍(lán)光芯片。在每個半導(dǎo)體激光器模塊組的每一個發(fā)光單元處對應(yīng)安裝光纖跳線，指示模塊的發(fā)光單元對應(yīng)安裝光纖跳線。在半導(dǎo)體激光器模塊I的每個發(fā)光點(diǎn)6處安裝光纖跳線5，在半導(dǎo)體激光器模塊2的每個發(fā)光單元6處安裝光纖跳線5，在半導(dǎo)體激光器模塊4的發(fā)光單元處安裝光纖跳線5。將所有的光纖跳線緊密排布或捆綁形成合束。半導(dǎo)體激光器模塊I、半導(dǎo)體激光器模塊2和半導(dǎo)體激光器模塊3可選用波長相同的芯片也可以選擇波長不同的芯片，如半導(dǎo)體激光器模塊I和半導(dǎo)體激光器模塊2可選用波長635nm,而半導(dǎo)體激光器模塊3選用波長808nm。實(shí)施例二如圖2所示，多發(fā)光單元半導(dǎo)體激光器模塊耦合裝置包括半導(dǎo)體激光器模塊7、半導(dǎo)體激光器模塊8和指示模塊4，半導(dǎo)體激光器模塊7、半導(dǎo)體激光器模塊8和指示模塊4平行排列，半導(dǎo)體激光器模塊7選用的是波長為830nm有3個發(fā)光單元的微型巴條芯片，半導(dǎo)體激光器模塊8選用的是波長為980nm的有5個發(fā)光單元的巴條芯片，指示模塊4選用波長為635nm的紅光單管芯片。在半導(dǎo)體激光器模塊7的每一個發(fā)光單元6處對應(yīng)安裝光纖跳5，在半導(dǎo)體激光器模塊8的每一個發(fā)光單元6處對應(yīng)安裝光纖跳線5線，指示模塊4的發(fā)光單元對應(yīng)安裝光纖跳線5。然后將每根獨(dú)立的光纖跳線5合束到數(shù)值孔徑比光纖跳線5更大的光纖跳線9中，通過光纖跳線9輸出激光。實(shí)施例三如圖3所示，多發(fā)光單元半導(dǎo)體激光器模塊耦合裝置選用3個半導(dǎo)體激光器模塊10，波長為808nm的單發(fā)光單元芯片；選用3個半導(dǎo)體激光器模塊11，波長為976nm的單發(fā)光單兀芯片；同時指不模塊4選用波長為445nm的藍(lán)光芯片。在半導(dǎo)體激光器模塊10、半 導(dǎo)體激光器模塊11的發(fā)光單元處對應(yīng)安裝光纖跳線5，然后將每根獨(dú)立的光纖跳線5合束到數(shù)值孔徑比光纖跳線5更大的的光纖跳線12中，通過光纖跳線12輸出激光。
權(quán)利要求1.一種帶指示的多發(fā)光單元半導(dǎo)體激光器模塊耦合裝置，其特征在于包括在電路板上固定設(shè)置的多個半導(dǎo)體激光器模塊和一個指示模塊，所述指示模塊采用可見光半導(dǎo)體激光器芯片；每個半導(dǎo)體激光器模塊組中的每一個發(fā)光單元的輸出分別接入與之一一對應(yīng)的光纖跳線，指示模塊的輸出也接入單獨(dú)的光纖跳線；所有的光纖跳線以物理匯聚方式形成合束輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多發(fā)光單元半導(dǎo)體激光器模塊耦合裝置，其特征在于所有的光纖跳線沿輸出方向緊密排布或捆綁。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多發(fā)光單元半導(dǎo)體激光器模塊耦合裝置，其特征在于所有的光纖跳線的輸出端共同接入一根較大孔徑的光纖跳線。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的多發(fā)光單元半導(dǎo)體激光器模塊耦合裝置，其特征在于所述的半導(dǎo)體激光器模塊采用單管芯片、巴條芯片，或由多個單管芯片并聯(lián)組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多發(fā)光單元半導(dǎo)體激光器模塊耦合裝置，其特征在于多個半導(dǎo)體激光器模塊中，至少有兩個半導(dǎo)體激光器模塊的輸出波長不同；對于由多個單管芯片并聯(lián)組成的半導(dǎo)體激光器模塊，其中至少有兩個單管芯片的輸出波長不同。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多發(fā)光單元半導(dǎo)體激光器模塊耦合裝置，其特征在于所有的光纖跳線形成的合束截面為圓形。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多發(fā)光單元半導(dǎo)體激光器模塊耦合裝置，其特征在于半導(dǎo)體激光器模塊并列排列或成階梯狀排列在電路板上，各半導(dǎo)體激光器模塊的激光發(fā)射方向—致。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多發(fā)光單元半導(dǎo)體激光器模塊耦合裝置，其特征在于多個半導(dǎo)體激光器模塊采用依次串聯(lián)的電連接方式。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種帶指示的多發(fā)光單元半導(dǎo)體激光器模塊耦合裝置。該多發(fā)光單元半導(dǎo)體激光器模塊耦合裝置包括在電路板上固定設(shè)置的多個半導(dǎo)體激光器模塊和一個指示模塊，所述指示模塊采用可見光半導(dǎo)體激光器芯片；每個半導(dǎo)體激光器模塊組中的每一個發(fā)光單元的輸出分別接入與之一一對應(yīng)的光纖跳線，指示模塊的輸出也接入單獨(dú)的光纖跳線；所有的光纖跳線以物理匯聚方式形成合束輸出。本實(shí)用新型使激光器模塊無需進(jìn)行復(fù)雜的光束整形，以較低的成本、簡便的設(shè)置實(shí)現(xiàn)了高功率輸出、光斑均勻。
文檔編號H01S5/06GK202600260SQ20122020326
公開日2012年12月12日 申請日期2012年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月8日
發(fā)明者劉興勝, 王曉飚, 楊凱, 鄭艷芳 申請人:西安炬光科技有限公司