發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光纖輸出半導(dǎo)體激光器模塊及其制造方法，特別是涉及一種采用C封裝半導(dǎo)體激光器的光纖輸出半導(dǎo)體激光器模塊及其制造方法。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體激光器由于具有光電轉(zhuǎn)換效率高、體積小、壽命長、功率密度高等優(yōu)點(diǎn)，以及性能穩(wěn)定、可靠、使用壽命長等顯著特性，近些年來已成為世界上發(fā)展最快的激光器件之一。它的應(yīng)用幾乎覆蓋了整個(gè)光電子學(xué)領(lǐng)域，成為當(dāng)今光電子學(xué)的核心器件。然而半導(dǎo)體激光器固有的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了它存在一個(gè)嚴(yán)重的不足就是它的光束不對(duì)稱性，且光束發(fā)散角較大。半導(dǎo)體激光器輸出光束是橢圓高斯光束，在垂直于p-n結(jié)平面方向(快軸)上，發(fā)散角(全峰值半寬度)約為30°～40°，而在平行于p-n結(jié)平面方向(慢軸)上的發(fā)散角約為6°～12°，快軸方向的發(fā)散角遠(yuǎn)大于慢軸方向的發(fā)散角，因此，用一個(gè)簡單的透鏡無法實(shí)現(xiàn)快軸與慢軸方向的同時(shí)聚焦。而大多數(shù)實(shí)際應(yīng)用中，為了獲得較好的光束質(zhì)量，需要將半導(dǎo)體激光器與光纖耦合輸出，因此，研制光纖輸出半導(dǎo)體激光器模塊，成為一個(gè)復(fù)雜而又刻不容緩的技術(shù)問題。

現(xiàn)有的光纖輸出半導(dǎo)體激光器模塊，大多采用球透鏡、非球面透鏡、或自聚焦透鏡將半導(dǎo)體激光器發(fā)出的光會(huì)聚進(jìn)光纖。這種封裝模塊，因?yàn)橛型哥R等多個(gè)分立的光學(xué)原件，而使結(jié)構(gòu)復(fù)雜且增大了裝配調(diào)試難度。現(xiàn)有的光纖輸出半導(dǎo)體激光器模塊制造方法，多以半導(dǎo)體激光器位置為基準(zhǔn)，采用五維精密調(diào)節(jié)器對(duì)耦合光纖進(jìn)行三個(gè)方向平移，兩個(gè)角度傾斜五個(gè)自由度的位置調(diào)整，調(diào)試過程繁瑣且耗時(shí)。

第00205494.9號(hào)中國專利公布了一種半導(dǎo)體激光器光纖同軸直接耦合器件。半導(dǎo)體激光器的輸出光直接耦合進(jìn)入光纖頭，激光器和光纖同軸式封裝于套筒內(nèi)。這種器件對(duì)金加工中的同軸度要求嚴(yán)格。

第88106885.3號(hào)中國專利公開了一種激光器組件及光纖與其耦合的方法。采用激光焊接工藝進(jìn)行全金屬化氣密封裝，但激光焊接的機(jī)器造價(jià)昂貴，導(dǎo)致成本大幅度上升。光纖位置的調(diào)整是將光纖穿入一套管中，經(jīng)調(diào)整將套管初步固定，再借助精密調(diào)節(jié)器進(jìn)行二次微調(diào)，最后正式固定。

第200410006178.3號(hào)中國專利提供了一種光纖與半導(dǎo)體激光器耦合定位方法，調(diào)整光纖耦合端的端面與激光器管芯的激射區(qū)位置使之準(zhǔn)確耦合，但沒有對(duì)半導(dǎo)體激光器光束形狀和光纖耦合端面進(jìn)行整形和處理，耦合效率較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種新型的光纖輸出半導(dǎo)體激光器模塊及其制造方法，它的結(jié)構(gòu)簡單、耦合效率高、成本低、對(duì)金加工中的同軸度要求不嚴(yán)格、且能夠方便而精確地實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體激光器與光纖的五維耦合調(diào)整。

本發(fā)明提供的光纖輸出半導(dǎo)體激光器模塊，由半導(dǎo)體激光器基座封裝蓋(1)，半導(dǎo)體激光器基座(2)，光纖套管封裝蓋(3)，光纖套管(4)，與半導(dǎo)體激光器基座(2)前部相粘合的柱透鏡基座(5)，C封裝半導(dǎo)體激光器(9)，柱透鏡(6)，球形端面輸出光纖(10)構(gòu)成。其中，半導(dǎo)體激光器基座封裝蓋(1)與半導(dǎo)體激光器基座(2)組成球軸承，光纖套管封裝蓋(3)與光纖套管(4)為滑配合。C封裝半導(dǎo)體激光器(9)用螺釘(14)旋緊于固定螺孔(8)，中心螺孔(7)用于調(diào)整C封裝半導(dǎo)體激光器(9)出光面的水平度，孔(13)用于引出C封裝半導(dǎo)體激光器(9)電極，柱透鏡基座(5)在距C封裝半導(dǎo)體激光器(9)1mm～1.5mm處粘合于半導(dǎo)體激光器基座(2)前部，球形端面輸出光纖(10)與保護(hù)套(11)用固定膠(12)膠合于光纖套管(4)上。C封裝半導(dǎo)體激光器(9)快軸方向激光束的發(fā)散角經(jīng)柱透鏡(6)壓縮，與數(shù)值孔徑較大的球形端面輸出光纖(10)形成高效耦合系統(tǒng)。

本發(fā)明也提供了一種光纖輸出半導(dǎo)體激光器模塊的制造方法，其中光纖輸出半導(dǎo)體激光器模塊由半導(dǎo)體激光器基座封裝蓋(1)，半導(dǎo)體激光器基座(2)，光纖套管封裝蓋(3)，光纖套管(4)，與半導(dǎo)體激光器基座(2)前部相粘合的柱透鏡基座(5)，C封裝半導(dǎo)體激光器(9)，柱透鏡(6)，球形端面輸出光纖(10)構(gòu)成；光纖輸出半導(dǎo)體激光器模塊的制造方法包括，首先提供一由半導(dǎo)體激光器基座封裝蓋(1)與半導(dǎo)體激光器基座(2)所組成的球軸承，選定豎直基準(zhǔn)面與水平基準(zhǔn)面，通過調(diào)整球軸承完成對(duì)C封裝半導(dǎo)體激光器(9)豎直度與水平度的調(diào)整，然后用一段大芯徑石英光纖制備柱透鏡(6)，在顯微鏡下確定柱透鏡(6)位置，膠合于柱透鏡基座(5)上，接著，利用三維調(diào)節(jié)器調(diào)整光纖套管(4)完成對(duì)球形端面輸出光纖(10)位置的精確調(diào)整，最后，向前滑移光纖套管封裝蓋(3)與半導(dǎo)體激光器基座封裝蓋(1)貼合，膠合固定光纖套管封裝蓋(3)與半導(dǎo)體激光器基座封裝蓋(1)和光纖套管(4)的接觸面。