一种耦合光纤阵列固定结构和半导体激光器阵列

摘要

本发明涉及激光技术领域，公开了一种耦合光纤阵列固定结构，包括固定基板和微立柱阵列；其中微立柱阵列的各微立柱独立交错分布于固定基板上；微立柱内具有焊锡体；焊锡体设有一微孔，需要固定的耦合光纤穿设于该微孔内。还公开了使用该固定结构的光纤耦合半导体激光器阵列，包括LD阵列、微透镜组阵列和耦合光纤阵列，其中耦合光纤阵列由如上所述的耦合光纤阵列固定结构固定。本发明通过采用各单元交错分布、分别独立固定的微立柱阵列加焊锡固定耦合光纤阵列的各耦合光纤，具有较高的温度稳定性和机械稳定性；可用于单模光纤、单一多模光纤或多模光纤的耦合固定；而且结构简单、操作方便、精度高，更适合于小型化工艺调试。

说明书

技术领域

本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种耦合光纤阵列固定结构和半导体激光器阵列。

背景技术

在半导体激光器阵列的光纤耦合中，几乎所有的光学元件都需要实现高精度的调节和紧固，尤其是单模光纤组的耦合固定。而在实现光纤耦合的调节和紧固过程中，高精度的调节紧固装置是必不可少的。通常情况下，采用精密度极高的多维调整架可以使光纤的空间位置达到近乎理想状态，然而在紧固光纤时却常常出现由于应力问题，接触面不平整等原因，致使光学元器件在紧固后总会出现位置跑点，影响耦合效果。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种耦合光纤阵列固定结构和使用该固定结构的光纤耦合半导体激光器阵列。

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：一种耦合光纤阵列固定结构，包括固定基板和微立柱阵列；所述微立柱阵列的各微立柱独立交错分布于固定基板上；所述微立柱内具有焊锡体；所述焊锡体具有一微孔，需要固定的耦合光纤穿设于该微孔内；耦合时，调节好耦合光纤位置后，再将该耦合光纤固定于所述微孔上。

进一步的，所述微立柱上端具有一通槽，所述焊锡体为一带微孔的焊锡颗粒，设于所述通槽内，微孔与通槽的开口方向一致。

进一步的，所述微立柱为一不锈钢柱，其通槽内表面与所述焊锡体接触的部分为镀金表面。

进一步的，所述微立柱为一带孔空心管，管内灌注焊锡体，焊锡体与空心管的孔相对的位置具有一通孔，空心管的孔与焊锡体的通孔相对构成所述微孔。

进一步的，所述空心管为不锈钢管，其内表面与焊锡体接触的部分为镀金表面。

进一步的，所述固定基板为一散热基板。

进一步的，所述各相邻微立柱交错分布，分别独立固定于所述固定基板上。

本发明使用上述固定结构的光纤耦合半导体激光器阵列，包括LD阵列、微透镜组阵列和耦合光纤阵列；其中，所述耦合光纤阵列由如上所述的耦合光纤阵列固定结构固定；LD阵列发出的激光经微透镜组阵列耦合到耦合光纤阵列对应的耦合光纤内。

进一步的，所述LD阵列的各发光单元等间距设于一热沉上。

进一步的，所述微透镜组阵列的单个微透镜组包括依光路设置的准直透镜和聚焦透镜；所述耦合光纤为单模光纤、单一多模光纤或多模光纤。

本发明的有益效果为：通过采用各单元交错分布、分别独立固定的微立柱阵列加焊锡固定耦合光纤阵列的各耦合光纤，具有较高的温度稳定性和机械稳定性；可用于单模光纤、单一多模光纤或多模光纤的耦合固定；而且结构简单、操作方便、精度高，更适合于小型化工艺调试。

附图说明

图1为本发明耦合光纤阵列固定结构实施例一示意图；

图2为本发明耦合光纤阵列固定结构实施例二示意图；

图3为本发明光纤耦合半导体激光器阵列实施例结构示意图。

附图标示：10、固定结构；11、固定基板；12、微立柱；13、焊锡体；131、微孔；20、耦合光纤；30、LD阵列；40、热沉；50、微透镜组；51、准直透镜；52、聚焦透镜。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步说明。

本发明通过采用各单元交错分布、分别独立固定的微立柱阵列加焊锡固定耦合光纤阵列的各耦合光纤，具有较高的温度稳定性和机械稳定性；可用于单模光纤、单一多模光纤或多模光纤的耦合固定；而且结构简单、操作方便、精度高，更适合于小型化工艺调试。具体的，该耦合光纤阵列固定结构，包括固定基板和微立柱阵列。其中，微立柱阵列的各微立柱独立交错分布于固定基板上；所述微立柱内具有焊锡体；所述焊锡体具有一微孔，需要固定的耦合光纤穿设于该微孔内；耦合时，调节好耦合光纤位置后，再将该耦合光纤固定于所述微孔上。

如图1所示的实施例一，该实施例中，微立柱12上端具有一通槽，所述焊锡体13为一带微孔131的焊锡颗粒，设于所述通槽内，微孔131与通槽的开口方向一致，所需固定的耦合光纤20可以插入该微孔131内，进行调节耦合。当调节好耦合光纤20的位置后，再使用激光熔化焊锡体13，当焊锡完全包容耦合光纤20，并填充微立柱12通槽壁与耦合光纤20之间的间隙时，再将焊锡冷却，这样可以保证固定精度在微米数量级。且各相邻微立柱12交错分布，分别独立固定于固定基板11上，即相邻微立柱12依次一前一后错开，可以增加微立柱12的尺寸空间。例如，LD阵列相邻发光单元之间的间隔为0.5mm，则微立柱12的最大外径可以达到0.8mm。而且各微立柱12互相独立，互不相连，这样各微立柱12固定的耦合光纤20位置相互不会受到影响，在激光熔化焊锡体13固定耦合光纤20时，已经固定好的耦合光纤20位置不会因热应力或机械应力而受影响，如此可以将该结构应用于LD阵列光纤耦合的半自动化制作。

其中，可以事先在微立柱上将焊锡体制作成填充微立柱的一部分，并且在焊锡体上耦合光纤穿过的位置预制微孔；或是将焊锡体制作成能和耦合光纤纤芯配合的带微孔焊锡颗粒，在调节前先将耦合光纤穿入焊锡颗粒中，并调节好耦合光纤，最后实施焊接。

如图2所示的实施例二，与实施例不同的是，其中微立柱12为一带孔空心管，管内灌注焊锡体13，焊锡体13与空心管的孔相对的位置具有一通孔，空心管的孔与焊锡体的通孔相对构成所述微孔131。其中，焊锡体13通孔的制作，可以采用将一个不沾焊锡的细棒穿过空心管的孔，再向空心管内注入焊锡，待熔化焊锡冷却后再抽出该细棒，即可获得一通孔。耦合时，将耦合光纤20插入微立柱12的微孔131内，调节好位置后，再使用激光熔化焊锡，以固定耦合光纤20，可以保证固定精度在微米数量级。

上述各实施例中，微立柱12可以采用不锈钢柱或不锈钢管，且不锈钢柱的通槽内表面或不锈钢管的内表面与焊锡体13接触的部分均为镀金表面。其中，固定基板11为具有高导热系数的散热基板。

如图3所示为本发明的光纤耦合半导体激光器阵列，包括LD阵列30、微透镜组50阵列和耦合光纤20阵列；其中，耦合光纤20阵列由如上所述的耦合光纤阵列固定结构10固定；LD阵列30发出的激光经微透镜组50阵列耦合到耦合光纤20阵列对应的耦合光纤20内。

LD阵列30各发光单元等间距设于一热沉40，微透镜组50阵列的单个微透镜组50包括依光路设置的准直透镜51和聚焦透镜52。LD阵列30各发光单元发出的激光分别经准直透镜51准直之后由聚焦透镜52会聚耦合到耦合光纤20内。其中，耦合光纤20可以是单模光纤、单一多模光纤或多模光纤。

采用上述固定结构10固定该耦合光纤20阵列，耦合光纤20穿过微立柱12的微孔131后，将其光纤头放置在聚焦透镜52焦点处，进行耦合调节，待调节完成后，通过焊锡体13将耦合光纤20固定在微立柱12上。各相邻微立柱12交错分布，分别独立固定于固定基板11上，即相邻微立柱12依次一前一后错开，可以增加微立柱12的尺寸空间。而且各微立柱12互相独立，互不相连，这样各微立柱12固定的耦合光纤20位置相互不会受到影响，在激光熔化焊锡体13固定耦合光纤20时，已经固定好的耦合光纤20位置不会因热应力或机械应力而受影响，如此可以应用于LD阵列光纤耦合的半自动化制作，具有较高的温度稳定性和机械稳定性。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上对本发明做出的各种变化，均为本发明的保护范围。