專(zhuān)利名稱(chēng)：疊層脈沖半導(dǎo)體激光器光束準(zhǔn)直方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種陣列半導(dǎo)體激光器光束準(zhǔn)直從而實(shí)現(xiàn)與光纖的高效率耦合的方法，屬于 半導(dǎo)體激光器件制造技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景為了提高半導(dǎo)體激光器件的輸出功率，采用陣列的方式是實(shí)現(xiàn)這一目的的有效途徑。由 于大功率半導(dǎo)體激光器存在較為嚴(yán)重的像散現(xiàn)象，尤其在快軸方向其發(fā)散角高達(dá)60~80°，為 了實(shí)現(xiàn)與光纖的高效耦合，需要經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直處理。通常的技術(shù)措施是在半導(dǎo)體激光器發(fā)光區(qū)前 設(shè)置準(zhǔn)直透鏡，如柱透鏡，經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直的光束再與光纖耦合。所述的技術(shù)措施在解決單管半導(dǎo) 體激光的準(zhǔn)直問(wèn)題上較為成熟。在陣列半導(dǎo)體激光器件領(lǐng)域出現(xiàn)了一種被稱(chēng)為厘米條的技術(shù)， 所謂的厘米條是一種陣列半導(dǎo)體激光器件。其制作過(guò)程是在同一襯底片生長(zhǎng)若干個(gè)如19 +單 管半導(dǎo)體激光器，總長(zhǎng)度為1厘米且一字相離排列，確保良好的散熱，每個(gè)單管間距相等， 周期相同，構(gòu)成半導(dǎo)體激光器陣列。再將采用光刻等微加工工藝一次成型的微準(zhǔn)直透鏡陣列 與厘米條器件的發(fā)光區(qū)一一精確對(duì)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)陣列整形或者準(zhǔn)直。不管是厘米條器件還是微準(zhǔn) 直透鏡陣列，其離散性均較小。 發(fā)明內(nèi)容在激光測(cè)距、引信、制導(dǎo)、選通成像和雷達(dá)等領(lǐng)域要求激光具有較高的峰值功率，陣列 脈沖半導(dǎo)體激光器件能夠滿(mǎn)足這一要求。見(jiàn)圖1、圖2所示，由于脈沖半導(dǎo)體激光器發(fā)熱量 較少，從而可以將若千個(gè)單管1疊加焊接起來(lái)，構(gòu)成疊層脈沖半導(dǎo)體激光器2。這種器件結(jié) 構(gòu)緊湊，體積小，發(fā)光集中，便于與光纖3耦合，光斑功率密度大。但是，由于焊裝時(shí)焊層 4厚度不易控制，發(fā)生離散，造成單管1之間間隔不一致，周期不固定。無(wú)法采用現(xiàn)有的微 準(zhǔn)直透鏡陣列對(duì)疊層脈沖半導(dǎo)體激光器2輸出光束進(jìn)行準(zhǔn)直，或者說(shuō)難以兼顧疊層脈沖半導(dǎo) 體激光器2的離散性，最終導(dǎo)致耦合效率低，有必要借鑒單管半導(dǎo)體激光器采用單支準(zhǔn)直柱 透鏡5對(duì)光束做準(zhǔn)直處理的方法來(lái)解決疊層脈沖半導(dǎo)體激光器2的光束準(zhǔn)直問(wèn)題。為了提高 疊層脈沖半導(dǎo)體激光器的耦合效率，我們發(fā)明了一種疊層脈沖半導(dǎo)體激光器光束準(zhǔn)直方法。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，見(jiàn)圖3所示，采用準(zhǔn)直透鏡保持架6，將其垂直豎置在熱沉7上， 疊層脈沖半導(dǎo)體激光器2中的每個(gè)單管1的發(fā)光區(qū)與準(zhǔn)直透鏡保持架6上的一個(gè)V形槽8相 對(duì)；采用一個(gè)精密調(diào)整架夾住準(zhǔn)直透鏡保持架6，調(diào)整其姿態(tài)，直到準(zhǔn)直透鏡保持架6矩形平面與疊層脈沖半導(dǎo)體激光器2發(fā)光面平行；采用另一個(gè)精密調(diào)整架夾住一個(gè)準(zhǔn)直柱透鏡5, 將其橫置于一個(gè)V形槽8中，精密調(diào)整其空間位置，同時(shí)對(duì)準(zhǔn)直透鏡保持架6的姿態(tài)做適應(yīng)性調(diào)整，直到經(jīng)準(zhǔn)直柱透鏡5出射的光束快軸方向發(fā)散角為1 3°;用粘接劑將準(zhǔn)直透鏡保持架6固定在熱沉7上，將準(zhǔn)直柱透鏡5固定在V形槽8中；隨之逐一完成每一個(gè)準(zhǔn)直柱透 鏡5在V形槽8中的位置調(diào)整和固定。上述方法根據(jù)疊層脈沖半導(dǎo)體激光器每個(gè)單管的實(shí)際發(fā)光間隔，分別精密調(diào)整準(zhǔn)直柱透 鏡的空間位置，由于單管之間焊層厚度波動(dòng)值在土5Wn范圍內(nèi)，而五維精密調(diào)整架的最小位 移量為0.05tai，完全能夠調(diào)整到每個(gè)單管輸出光束的光軸與其所對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)直柱透鏡的幾何軸 線(xiàn)垂直并相交的程度。其效果表現(xiàn)在，光束快軸方向發(fā)散角由60~80°壓縮到了 1~3°，光束 外溢和繞射大幅度減輕，與600Mm、 0.22數(shù)值孔徑的多模光纖進(jìn)行耦合，耦合效率提高到 70%~75%，光束集中，粗細(xì)均勻，亮度較高，像散也大幅度改善。


圖1是疊層脈沖半導(dǎo)體激光器準(zhǔn)直耦合過(guò)程主視示意圖。圖2是疊層脈沖半導(dǎo)體激光器 準(zhǔn)直耦合過(guò)程俯視示意圖。圖3是本發(fā)明之疊層脈沖半導(dǎo)體激光器光束準(zhǔn)直方法示意圖，該 圖兼做摘要附圖。圖4是本發(fā)明之方法所采用的準(zhǔn)直透鏡保持架保持準(zhǔn)直柱透鏡主視示意圖。 圖5是本發(fā)明之方法所釆用的準(zhǔn)直透鏡保持架保持準(zhǔn)直柱透鏡左視示意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，見(jiàn)圖3所示，采用準(zhǔn)直透鏡保持架6，將其垂直豎置在熱沉7上。 準(zhǔn)直透鏡保持架6是一個(gè)矩形框，通過(guò)在一個(gè)矩形GaAs片中間采用光刻技術(shù)刻蝕掉一個(gè)矩形 部分制成。在矩形的兩個(gè)長(zhǎng)邊的一側(cè)等距刻出若干組V形槽8，分別與疊層脈沖半導(dǎo)體激光 器2中的若干單管1相對(duì)，用來(lái)放置準(zhǔn)直柱透鏡5。采用5個(gè)單管1，每個(gè)單管1的厚度為 100士10Mm，相鄰單管1之間焊層4厚度為15土5Mm。每個(gè)單管1的發(fā)光區(qū)與準(zhǔn)直透鏡保持架 6上的一個(gè)V形槽8相對(duì)。采用一個(gè)現(xiàn)有的五維精密調(diào)整架夾住準(zhǔn)直透鏡保持架6，調(diào)整其 姿態(tài)，直到準(zhǔn)直透鏡保持架6矩形平面與疊層脈沖半導(dǎo)體激光器2發(fā)光面平行；采用另一個(gè) 五維精密調(diào)整架夾住一個(gè)準(zhǔn)直柱透鏡5，將其橫置于一個(gè)V形槽8中，精密調(diào)整其空間位置， 同時(shí)對(duì)準(zhǔn)直透鏡保持架6的姿態(tài)做適應(yīng)性調(diào)整，直到經(jīng)準(zhǔn)直柱透鏡5出射的光束快軸方向發(fā) 散角為1 3°;用粘接劑將準(zhǔn)直透鏡保持架6固定在熱沉7上，將準(zhǔn)直柱透鏡5固定在V形 槽8中；隨之逐一完成每一個(gè)準(zhǔn)直柱透鏡5在V形槽8中的位置調(diào)整和固定。準(zhǔn)直柱透鏡5 采用光纖柱透鏡。
權(quán)利要求
1、一種疊層脈沖半導(dǎo)體激光器光束準(zhǔn)直方法，采用準(zhǔn)直透鏡對(duì)光束做準(zhǔn)直處理，以提高耦合效率，其特征在于，采用準(zhǔn)直透鏡保持架(6)，將其垂直豎置在熱沉(7)上，疊層脈沖半導(dǎo)體激光器(2)中的每個(gè)單管(1)的發(fā)光區(qū)與準(zhǔn)直透鏡保持架6上的一個(gè)V形槽(8)相對(duì)；采用一個(gè)精密調(diào)整架夾住準(zhǔn)直透鏡保持架(6)，調(diào)整其姿態(tài)，直到準(zhǔn)直透鏡保持架(6)矩形平面與疊層脈沖半導(dǎo)體激光器(2)發(fā)光面平行；采用另一個(gè)精密調(diào)整架夾住一個(gè)準(zhǔn)直柱透鏡(5)，將其橫置于一個(gè)V形槽(8)中，精密調(diào)整其空間位置，同時(shí)對(duì)準(zhǔn)直透鏡保持架(6)的姿態(tài)做適應(yīng)性調(diào)整，直到經(jīng)準(zhǔn)直柱透鏡(5)出射的光束快軸方向發(fā)散角為1～3°；用粘接劑將準(zhǔn)直透鏡保持架(6)固定在熱沉(7)上，將準(zhǔn)直柱透鏡(5)固定在V形槽(8)中；隨之逐一完成每一個(gè)準(zhǔn)直柱透鏡(5)在V形槽8中的位置調(diào)整和固定。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的準(zhǔn)直方法，其特征在于，準(zhǔn)直透鏡保持架(6)是一個(gè)矩形框， 通過(guò)在一個(gè)矩形GaAs片中間采用光刻技術(shù)刻蝕掉一個(gè)矩形部分制成；在矩形的兩個(gè)長(zhǎng)邊的一 側(cè)等距刻出若干組V形槽(8)，分別與疊層脈沖半導(dǎo)體激光器(2)中的若干單管(1)相對(duì)， 用來(lái)放置準(zhǔn)直柱透鏡(5)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的準(zhǔn)直方法，其特征在于，采用5個(gè)單管(1)，每個(gè)單管(1) 的厚度為100土10Wn，相鄰單管(1)之間焊層(4)厚度為15土5to。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的準(zhǔn)直方法，其特征在于，準(zhǔn)直柱透鏡(5)采用光纖柱透鏡。
全文摘要
疊層脈沖半導(dǎo)體激光器光束準(zhǔn)直方法屬于半導(dǎo)體激光器件制造技術(shù)領(lǐng)域?，F(xiàn)有技術(shù)采用陣列透鏡實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體激光器陣列光束的整形，所涉及的陣列透鏡和半導(dǎo)體激光器陣列的離散性均較小。本發(fā)明目的是實(shí)現(xiàn)疊層脈沖半導(dǎo)體激光器光束的準(zhǔn)直從而提高耦合效率。特征是采用準(zhǔn)直透鏡保持架，將其垂直豎置在熱沉上，疊層脈沖半導(dǎo)體激光器中的每個(gè)單管的發(fā)光區(qū)與準(zhǔn)直透鏡保持架上的一個(gè)V形槽相對(duì)；采用精密調(diào)整架夾住準(zhǔn)直透鏡保持架和準(zhǔn)直柱透鏡，精密調(diào)整它們的空間位置調(diào)，直到準(zhǔn)直透鏡保持架矩形平面與疊層脈沖半導(dǎo)體激光器發(fā)光面平行，經(jīng)準(zhǔn)直柱透鏡出射的光束符合準(zhǔn)直要求；用粘接劑將準(zhǔn)直透鏡保持架固定在熱沉上，將準(zhǔn)直柱透鏡固定在V形槽中；隨之逐一完成每一個(gè)準(zhǔn)直柱透鏡在V形槽中的位置調(diào)整和固定。
文檔編號(hào)G02B27/30GK101221291SQ200710056378
公開(kāi)日2008年7月16日 申請(qǐng)日期2007年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月30日
發(fā)明者劉國(guó)軍, 張劍家, 玲 王, 辛德勝, 邵成斌 申請(qǐng)人:長(zhǎng)春理工大學(xué)