一種用可插拔光纖連接頭輸出的半導體雷射耦合封裝結構的製作方法

2023-10-07 06:00:09 2

專利名稱：一種用可插拔光纖連接頭輸出的半導體雷射耦合封裝結構的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於半導體雷射器應用領域，通過將半導體雷射通過一個可插拔的連接頭耦 合入光纖，獲得高功率密度的輸出。此種器件適用於雷射材料處理、雷射打標、雷射顯示、 雷射醫療等領域。
背景技術：
常規的通過光纖耦合輸出的半導體雷射器件，其輸出光纖通過焊接或粘接與管殼固定， 光纖不能夠更換。因此在使用當中如需要用另外規格型號的光纖或光纖損壞，則需要將新光 纖與原光纖對接，這種方式一般會導致功率損耗，同時對接時光纖對接處容易損壞。本實用 新型結構的輸出光纖是可以更換的，克服了上述個缺點，並且提供了一種用焊料直接將連接 座固定在管殼上的結構，安裝調節都很方便。
發明內容
本實用新型為了一種與可插拔光纖連接頭相匹配的連接插座的耦合封裝結構。
光纖連接頭插座由套筒(1)和連接座(2)兩部分構成， 一體加工成形，內有圓通孔， 見圖l。連接頭插座的形狀、尺寸可以設計成與ST、 FC或SMA905等常見的連接頭相匹配， 內孔直徑與光纖連接頭插針(4)密配合，光纖連接頭插針(4)從插座的連接座(2)端插入 插座時能與套筒(1)同軸，見圖2和圖3。
安裝於光纖連接頭插座的套筒(1)中的透鏡(6)是圓形的球面、非球面透鏡或自聚焦 透鏡。該透鏡的直徑與套筒(1)的內通孔相同，保證二者密配合併同軸，見圖3;若透鏡(6) 的直徑小於套筒(1)內通孔直徑，可以將透鏡(6)安裝在一個透鏡適配環(7)內，適配環 (7)再安裝在套筒(1)中，適配環(7)的內徑與耦合透鏡(6)密配合、外徑與套筒(1) 密配合，使耦合透鏡(6)與套筒(1)同軸，見圖2。
透鏡(6)或適配環(7)固定在套筒(1)前端。限位環(8)為一個圓環，安裝於光纖 連接頭插座的套筒(1)內，位於耦合透鏡(6)和插入的光纖連接頭插針(4)之間並與二者 接觸，將兩者距離固定，同時也將光纖連接頭插針(4)的插入位置固定。限位環(8)長度 為雷射光束的像距，可以根據雷射器管芯的尺寸、雷射束髮散角、光纖芯徑、數值孔徑及透 鏡的參數計算確定。
半導體雷射器(12)安裝在封裝外殼(9)內，與外殼側壁上的輸出管(10)共軸並有一 定距離的位置。輸出管(10)位於封裝外殼(9)內部，管上方開口 (11)，管的直徑大於光 纖連接頭插座的套筒(1)外徑。
安裝了耦合透鏡(6)、限位環(8)並插入了光纖連接頭(4)的光纖連接頭插座作為一個整體，其套筒(1)部分從封裝外殼側壁上的輸出管(10)外部插入輸出管內。將其調整為 與經壓縮了快軸方向光束的半導體雷射束(13)共軸，並將雷射束(13)經耦合透鏡會聚到 光纖連接頭插針(4)的光纖端面上耦合進入光纖(3)。光斑小於光纖芯徑、光束入射角度小 於光纖數值孔徑角，即可獲得良好的耦合效果。調整好的光纖連接頭插座通過從開口 (11) 注入焊料與輸出管(10)焊為一體，這種固定方式不需要其他輔助固定措施，結構簡單、調 節方便。整體結構見圖4。


圖1是光纖連接頭插座的外觀側視圖。
圖2是安裝了會聚透鏡、透鏡適配環、限位環，並插入了光纖連接頭插針的光纖連接頭 插座的剖視圖。
圖3是安裝了會聚透鏡、限位環，並插入了光纖連接頭插針的光纖連接頭插座的剖視圖，
會聚透鏡不需要透鏡適配環，直接安裝到連接頭插座的套筒中。
圖4為光纖連接頭插座安裝在封裝外殼的輸出管內的整個封裝結構的側視圖。
圖中l.套筒，2.連接座，3.光纖，4.連接頭插針，5.連接頭插針尾，6.耦合透鏡，7.透鏡
適配環，8.限位環，9.封裝外殼，IO.輸出管，11.輸出管開口， 12.半導體雷射器，13.經快軸
方向整形的雷射束。
具體實施方式
對單個半導體雷射器，如果其發射光束在快軸方向已經柱透鏡整形，用圖1所示的連接
座組件進行光束的會聚和光纖耦合。具體步驟為
1. 將巳安裝整形柱透鏡的半導體雷射器(12)安裝在管殼內適當位置，並且使經快軸整形的 光束相對輸出管口中心線對稱分布。
2. 按圖2所示結構，將透鏡(6)共軸安裝在透鏡適配環(7)內，或者按圖3所示結構安裝 無適配環的透鏡，將其與限位環(8)靠緊並用膠固定在套筒(1)內的一端。將連接頭插 針(4)從連接座一端插入套筒(1)中，頂緊限位環(8)。其中連接頭插針中預先插入光 纖(3)並研磨拋光其端面。
3. 如圖4所示，將套筒從輸出管(10)的外管口插入管殼內，連接頭插針尾(5)與三維平 動微調臺固定，其另一端光纖接光功率計監測輸出光功率。給雷射器加電流出光，調整三 維平動微調臺，當光功率計讀數最大時，將融化的焊料通過開口 (11)注入輸出管(10) 即可將插座通過套筒部分焊牢。拔掉連接頭插針(4)，給連接頭座加保護蓋以免灰塵汙染。 完成安裝。
權利要求1.一種用可插拔光纖連接頭輸出的半導體雷射耦合封裝結構，其特徵為光纖連接頭插座由金屬焊料焊接固定在雷射器封裝外殼上的輸出管口內，該插座內部安裝有與插座同軸的耦合透鏡，通過一個限位環使插入的光纖連接頭插針與耦合透鏡保持固定的距離，插座與經快軸方向整形的半導體雷射束共軸並將雷射聚焦耦合到光纖中輸出。
2. 根據權利要求1所述的一種用可插拔光纖連接頭輸出的半導體雷射耦合封裝結構，其特徵 為光纖連接頭插座由連接座和套筒構成，二者一體加工成型，連接座和套筒中間為圓通 孑L，其直徑與光纖連接頭插針密配合，光纖連接頭插針從插座的連接座端插入插座時與套筒同軸，光纖連接頭為SMA卯5、 FC或ST型。
3. 根據權利要求1所述的一種用可插拔光纖連接頭輸出的半導體雷射耦合封裝結構，其特徵 為耦合透鏡為圓形球面、非球面或自聚焦透鏡，安裝於光纖連接頭插座的套筒部分中。
4. 根據權利要求1所述的一種用可插拔光纖連接頭輸出的半導體雷射耦合封裝結構，其特徵 為耦合透鏡與套筒內孔為密配合，二者同軸；或耦合透鏡安裝在一個透鏡適配環內，適配環再安裝在套筒中，適配環的內徑與耦合透鏡密配合、外徑與套筒密配合，使耦合透鏡 與套筒同軸。
5. 根據權利要求1所述的一種用可插拔光纖連接頭輸出的半導體雷射耦合封裝結構，其特徵為限位環為一個圓環，安裝於光纖連接頭插座的套筒內，位於耦合透鏡和插入的光纖連 接頭插針之間並與二者接觸，將光纖連接頭插針的插入位置固定。
6. 根據權利要求1所述的一種用可插拔光纖連接頭輸出的半導體雷射耦合封裝結構，其特徵 為光纖連接頭插座的套筒從半導體雷射器封裝外殼側壁上的輸出管外部插入輸出管，該 輸出管位於封裝外殼的側壁上，金屬焊料通過其上方的開口注入管內部使光纖連接頭插座 與輸出管焊為一體。
7. 根據權利要求1所述的一種用可插拔光纖連接頭輸出的半導體雷射耦合封裝結構，其特徵 為安裝了耦合透鏡、限位環並插入了光纖連接頭的插座作為一個整體，被調整為與經壓縮了快軸方向光束的半導體雷射束共軸，並將雷射束經耦合透鏡會聚到光纖連接頭的光纖 端面上耦合進入光纖。
專利摘要一種用可插拔光纖連接頭輸出的半導體雷射耦合封裝結構。它是一種與光纖連接頭相配合的插座結構，光纖連接頭可以方便地插入和拔出該插座。該插座結構內部包括與插入的光纖連接頭插針同軸的耦合透鏡，通過一個定位環將光纖連接頭插針和耦合透鏡的距離固定。經柱透鏡對快軸方向準直後的半導體雷射光束通過插座中耦合透鏡聚焦到光纖連接頭插針中的光纖上耦合輸出。光纖連接頭插座位於雷射器封裝外殼上的輸出管中，通過輸出管上方的開口注入焊料將調節好位置的光纖連接頭插座焊接固定，不需要其他固定措施，結構簡單、調節方便。
文檔編號G02B6/42GK201331602SQ20082018069
公開日2009年10月21日 申請日期2008年12月8日 優先權日2008年12月8日
發明者朱曉鵬, 王仲明, 陳曉華 申請人:王仲明;朱曉鵬;陳曉華