各種新型多波長合波器及使用合波器的新型多波長光源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種合波器及使用該合波器的光源，所述合波器用于手機(jī)和車載用激光投影機(jī)，具有較高的環(huán)境耐受性能和較高的光效率，并且能以較低成本進(jìn)行大量生產(chǎn)，是小型化的對紅綠藍(lán)及近紅外的多波長光束進(jìn)行合波的合波器。權(quán)利要求1的中空型光導(dǎo)或權(quán)利要求4的Φ10μm以下的細(xì)包層直徑的束狀光纖中，合波器不受波長及波長帶寬的光束縱模與橫模的影響，能夠解決上述環(huán)境耐受性能、光效率與生產(chǎn)性的提高等各項(xiàng)課題，此外，將該合波器與表面安裝用芯片型LD同時(shí)使用，還能夠以低成本大量生產(chǎn)權(quán)利要求3的光纖輸出型和權(quán)利要求5的基于LD平面安裝的纖薄芯片型、以及權(quán)利要求6的基于LD立體安裝的外形為圓柱形或方形的各種實(shí)用級別的多波長小型激光光源。
【專利說明】
各種新型多波長合波器及使用合波器的新型多波長光源
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種三原色RGB(R = Red、G = Green、B = Blue波長)光源技術(shù)，其用于圖像處理裝置、內(nèi)視鏡和眼科裝置等利用光進(jìn)行的醫(yī)療診斷和治療、光通信、以及基于MEMS或DMD的掃描型或基于LCOS的投影型投影機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的光通信中，基于光纖波分復(fù)用的合波器中大多使用陣列波導(dǎo)光柵(AWG=Array Wave-Guide Grating)(專利文獻(xiàn)I)。最近為了將投影機(jī)式小型激光顯示器用于手機(jī)和車載用途，也出現(xiàn)了小型化的波導(dǎo)型RGB三波長合波器(專利文獻(xiàn)2)。此外還有成本低且耦合效率高的光纖輸出、濾波器型的RGB合波器(專利文獻(xiàn)3)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)I:日本專利特開2005-234245號公報(bào)
[0005]專利文獻(xiàn)2:日本專利特開2013-195603號公報(bào)
[0006]專利文獻(xiàn)3:日本專利特開2013-228651

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
[0008]按照上述的現(xiàn)有技術(shù)，雖然能夠制作各種多波長合波器，但在光通信以外的應(yīng)用方面，例如使用激光的投射型投影機(jī)等設(shè)備和裝置中，如使用這些現(xiàn)有的合波器，從一般的評估標(biāo)準(zhǔn)來說，諸如在光的損耗、波段和光束橫模、以及生產(chǎn)性與成本等方面，其運(yùn)用條件和局限有如下幾條。
[0009]現(xiàn)有技術(shù)中，包含從光源到合波器的光耦合效率與合波器內(nèi)部的合波光學(xué)系統(tǒng)損耗、以及合波器內(nèi)部的光傳輸損耗等，光的損耗不容忽視，并且這種光學(xué)損耗還會(huì)隨著合波波長的根數(shù)及光源數(shù)量的增加而變大。
[0010]而且，過去的合波技術(shù)無論光源是LD還是LED，無論合波器一側(cè)的構(gòu)成要素是光纖還是波導(dǎo)，都很大程度取決于入射和出射光束的橫模。
[0011]此外，過去的合波器中，是根據(jù)想要合波的各光的波長差進(jìn)行合波，并使用基于波長的透射或反射型濾波器或衍射元件，由于這些光學(xué)部件的波長依賴性，因而合波器的特性會(huì)取決于要合波的多個(gè)光的波長及波長的帶寬。而使用波導(dǎo)型和光纖型合波器時(shí)，將光封閉在波導(dǎo)或光纖中是通過內(nèi)芯與包層材質(zhì)的折射率差來進(jìn)行的，因而與所封閉的光的橫模也有關(guān)系。由于它們的波長依賴性，在用于投射型電視顯示的三原色的藍(lán)綠紅波長上施加200nm以上、且傳感器用的1600nm以內(nèi)的光源，使LD等光源的帶寬延伸到1200nm，則過去的光纖或波導(dǎo)技術(shù)將完全無法應(yīng)對。也就是說，大部分的現(xiàn)有合波器均具有波長依賴性和光束橫模依賴性。
[0012]綜上所述，合波器的光學(xué)損耗、以及對于光束的橫模及波長與波長帶寬的限制和依賴性等現(xiàn)有的問題，即為本發(fā)明所要解決的主要技術(shù)問題。
[0013]投射型電視、特別是車載用途和手機(jī)用途中，存在大量生產(chǎn)需求，必須要如半導(dǎo)體工藝的技術(shù)所帶來的生產(chǎn)性和產(chǎn)品可靠性、低成本且高性能、以及如芯片型的極小型化產(chǎn)品，因而，能滿足以上要求的合波器的制造方法也是本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題。
[0014]解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案
[0015]本發(fā)明所要解決的主要技術(shù)問題之一，是現(xiàn)有合波器所合波的光的波長依賴性和所合波的光束的橫模依賴性。首先，作為解決這些問題的方法，對光進(jìn)行傳輸?shù)慕橘|(zhì)可使用如本發(fā)明權(quán)利要求1所述的合波器中無波長依賴性的中空式光導(dǎo)。并且，作為解決這些問題的另一種方法，通過在權(quán)利要求1所述光導(dǎo)的內(nèi)壁面附帶幾乎不依賴于波長的金屬等反射薄膜，從而將光束封閉在光導(dǎo)內(nèi)，而與入射光波長無關(guān)。此外，在光導(dǎo)中傳輸?shù)墓馐鵁o論是怎樣的橫模，也就是說無論是怎樣的光束徑、有怎樣的光束發(fā)散角，均能通過附帶在光導(dǎo)側(cè)面的薄膜的反射而封閉在光導(dǎo)內(nèi)，因而通過上述各種方法還能解決合波器對光束橫模的依賴性。
[0016]另外，在權(quán)利要求4的合波器內(nèi)，作為解決上述各項(xiàng)問題的方法，使用了束狀光纖，根據(jù)各個(gè)入射光源的波長特性和光束橫模特性，一根根單獨(dú)選取要捆束的各個(gè)光纖裸線的種類，從而不再受到所要合波的光源的波長和帶寬及光束的橫模等各項(xiàng)限制因素的影響。
[0017]因而，以諸如權(quán)利要求2所述的中空型光導(dǎo)及權(quán)利要求4所述的束狀光纖的構(gòu)成要素作為技術(shù)方案制作而成的合波器既可運(yùn)用于單橫模的LD，也可運(yùn)用于含極高次模的LED等面光源，并且無論是對于從紫外到近紅外的波長，還是對于波長帶寬都幾乎沒有依賴性。
[0018]此外，關(guān)于合波器的綜合光效率的課題，具體來說，包括對合波器內(nèi)入射光束耦合效率的提升、將入射到合波器內(nèi)部的多根光束親合為一根光束時(shí)所使用的光學(xué)系統(tǒng)的合波效率的提升、以及合波器內(nèi)部光的傳輸損耗及出射端損耗的克服等。權(quán)利要求1所述的合波器中，作為提升光效率的方法，采用了中空的光導(dǎo)。首先，因?yàn)槭侵锌?，所以不存在光的吸收，并且由于在中空光?dǎo)的內(nèi)壁附帶有具有高反射率的薄膜，因而能將光較好地封閉，傳輸損耗少。并且還能夠根據(jù)入射光束的特性，對光導(dǎo)入射端的形狀進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而提升入射光的耦合效率。此外，權(quán)利要求4所述的束狀光纖合波器中，因?yàn)槭歉鶕?jù)各個(gè)入射光源的波長和光束特性分別單獨(dú)選擇光纖，因而通過這個(gè)方法能夠以各個(gè)入射光最適合的耦合方法而獲得最大的耦合效率。此外，因?yàn)閷Ⅰ詈嫌诟鞴饫w的光直接連結(jié)到出射端進(jìn)行輸出，所以除了在入射端入射光進(jìn)行耦合時(shí)的損耗之外，合波器主體幾乎沒有損耗。
[0019]另外，針對需以高可靠性、小型化且低成本進(jìn)行大量生產(chǎn)的課題，首先，本發(fā)明權(quán)利要求2所述的權(quán)利要求1的合波器的中空型光導(dǎo)的制作方法、即通過將附帶反射薄膜的溝槽所在基板與附帶反射薄膜的蓋板貼合從而制作合波器的方法能夠解決該問題。也就是說，權(quán)利要求2所述的基板，如果采用硅和玻璃等一般材質(zhì)，通過使用半導(dǎo)體工藝用的蝕刻裝置或激光束直接成型裝置，很容易就能高精度地制作出權(quán)利要求2所述的光導(dǎo)用溝槽。此夕卜，通過電鏈或PVD(Physical Vapor Deposit1n:物理氣相沉積)和CVD(Chemical VaporDepo sit1n:化學(xué)氣相沉積)等蒸鍍方法能夠在權(quán)利要求2所述基板上所刻的光導(dǎo)用溝槽的兩個(gè)側(cè)面和底面進(jìn)行金屬或電介質(zhì)薄膜的涂覆。上述制造方法與半導(dǎo)體部件的制造一樣，能夠以低成本進(jìn)行大量生產(chǎn)。通過束狀光纖制作權(quán)利要求4所述的合波器也是能以低成本進(jìn)行大量生產(chǎn)的方法。另外，本發(fā)明權(quán)利要求5和6中任一項(xiàng)所述的多波長光源，能夠?qū)⑸鲜鰴?quán)利要求1和4所述的成本低且可靠性高、能夠量產(chǎn)的合波器作為部件，從原先的多個(gè)N個(gè)光源中獨(dú)立出來，事先進(jìn)行準(zhǔn)備，因而無論在管理還是生產(chǎn)方面，均能夠以低成本和高可靠性進(jìn)行大量生產(chǎn)。
[0020]發(fā)明效果
[0021]權(quán)利要求1中使用無波長依賴性的中空光導(dǎo)，因而能夠在從紫外到可見及近紅外的100nm以上的很大范圍帶寬中進(jìn)行多波長光的合波。權(quán)利要求4所述的合波器因?yàn)槭褂檬鵂罟饫w，因而在從紫外到近紅外的大范圍帶寬內(nèi)，只要是在光纖裸線玻璃的透射帶內(nèi)均可適用。也就是說，本發(fā)明權(quán)利要求1和4所述的兩種合波器幾乎不依賴于波長和波長帶寬，在波長特性方面具有優(yōu)異的效果。
[0022]另外，權(quán)利要求1所述的中空型光導(dǎo)通過附帶在相對于光傳輸方向的各個(gè)側(cè)面的反射薄膜，能夠幾乎與所輸入光束的發(fā)散角無關(guān)地將光封閉，因此從單橫模的LD到面光源的高次多橫模的LED，幾乎不依賴于光束橫模，能夠根據(jù)各自的應(yīng)用進(jìn)行各波長及各橫模的光源的合波。此外，權(quán)利要求4所述的束狀光纖也能夠根據(jù)入射光源光束的各橫模的特性選擇各光纖裸線的種類。也就是說，本發(fā)明權(quán)利要求1和4所述的兩種合波器在入射光源光束的橫模方面具有優(yōu)異的適用性。
[0023]從基本構(gòu)造來看，無論是權(quán)利要求1所述的光導(dǎo)還是權(quán)利要求4所述的束狀光纖，對于每個(gè)合波的光源，入射光都是從受光端面直接連結(jié)到出射端進(jìn)行出射，而不通過其他部件，所以幾乎沒有任何損耗，合波器主體的效率接近100%。尤其是光源為單橫模LD時(shí)，從光出射到合波器輸出為止的綜合光效率，使用權(quán)利要求1所述的合波器時(shí)可達(dá)到70%，使用權(quán)利要求4所述的合波器時(shí)可達(dá)到90%以上，效率的提升效果非常顯著。此外，上述兩種合波器因?yàn)槭蔷o湊型制作，合波器內(nèi)部光的傳輸路線如上所述，在入射端與出射端之間直接連結(jié)且距離非常短，因而在傳輸過程中還能夠最大限度地保持光束的空間相干性。
[0024]此外，權(quán)利要求1和4所述的兩種合波器作為由上述多波長的多表面安裝LD光源制作的多波長光源的不可或缺的關(guān)鍵部件，因?yàn)槭蔷o湊的纖薄芯片型，所以還具有提升產(chǎn)品可靠性和實(shí)用性的效果。
[0025]由于使用了如權(quán)利要求2所述的中空光導(dǎo)溝槽的蝕刻和反射膜的蒸鍍等半導(dǎo)體制造方法，所以權(quán)利要求1所述的合波器能夠以低成本進(jìn)行量產(chǎn)。并且，使用權(quán)利要求4所述的束狀光纖的芯片型合波器與現(xiàn)有的波導(dǎo)型或?yàn)V波器型合波器相比，能夠大幅降低成本。作為多波長光源的關(guān)鍵部件，本發(fā)明權(quán)利要求1和4所述的兩種合波器在量產(chǎn)性和成本方面也具有顯著的效果。
[0026]并且，根據(jù)權(quán)利要求3，還能通過緊湊的纖薄芯片型合波器實(shí)現(xiàn)光纖輸出的多波長光源。關(guān)于眼鏡式及車載平視顯示型投影機(jī)，由于這種光源是通過光纖對光進(jìn)行傳輸，所以能夠分離設(shè)置在光源和顯示器顯示裝置之間。例如，眼鏡式的投影機(jī)中，光源和驅(qū)動(dòng)電源放在口袋內(nèi)，光通過光纖進(jìn)行連接，眼鏡上只放置投影機(jī)光學(xué)系統(tǒng)，因此能夠?qū)崿F(xiàn)輕便化和小型化。車載使用時(shí)，作為平視顯示型投影機(jī)的放置位置，由于車內(nèi)氣溫變化大，因而裝置的動(dòng)作條件需滿足零下30°C?零上90°C這一溫度范圍，在這么大的溫度范圍內(nèi)動(dòng)作對LD光源而言十分困難，而通過使用光纖合波器，將RGB三波長LD和驅(qū)動(dòng)器放置在其他容易進(jìn)行溫度管理的地方，而通過光纖對光進(jìn)行傳輸?shù)钠揭曪@示型投影機(jī)中只放置光學(xué)系統(tǒng)，可耐受極冷或極熱的環(huán)境。若將本發(fā)明中的合波器用于上述各應(yīng)用領(lǐng)域，則可以為各種裝置的制作帶來極大的便利性。并且，通過將權(quán)利要求6所述的表面安裝用LD芯片進(jìn)行立體化安裝而對散熱性進(jìn)行改善，形成Φ 3mm?Φ 6mm左右的圓柱形、或3mm?5mm的立方體棒形，作為用于可穿戴(Wearable)式電子設(shè)備的多波長激光光源，既具備安裝性，還能實(shí)現(xiàn)微型化。
【附圖說明】
[0027]圖1是根據(jù)權(quán)利要求2所述方法制作的權(quán)利要求1的使用N根入射與I根出射中空型光導(dǎo)的合波器結(jié)構(gòu)的概念圖。上層是下表面附帶有光反射薄膜的蓋板，下層是刻有N+1根光導(dǎo)用溝槽的基板，所述溝槽的各側(cè)面與底面覆有光反射膜。通過二者的貼合，形成N根入射及I根出射、即N+1根光導(dǎo)。通過附帶在蓋板下表面、及N+1根光導(dǎo)用溝槽的各側(cè)面和底面所涂覆的光全反射薄膜，從而輸入到入射光導(dǎo)中的各波長的光束在到出射光導(dǎo)的輸出端之前被封閉。
[0028]圖2是表示作為實(shí)施例1，按照權(quán)利要求2所示的在基板上刻溝槽而制作的合波器的光導(dǎo)的截面構(gòu)造、即基板上的入射及出射光導(dǎo)的形成圖案的附圖。圖2中為了清晰顯示各光導(dǎo)用溝槽及耦合部的構(gòu)造，對圖像做了放大，但未按比例進(jìn)行繪制。單橫模LD中，由該基板制作而成的合波器的各入射和出射光導(dǎo)及其外形尺寸，將在后面的實(shí)施例1中進(jìn)行詳細(xì)敘述。
[0029]圖3是實(shí)施例2中采用權(quán)利要求4所述的多個(gè)N=3的束狀光纖的3光束輸入、I光束輸出的3對I光束的空間式合波器。
[0030]圖4是位于圖3合波器輸出端所附的套圈中心的內(nèi)徑Φ25μπι孔內(nèi)所捆束的3根包層直徑為ΦΙΟμ的光纖的出射端面的顯微鏡照片。
[0031]圖5是實(shí)施例2中緊湊的纖薄芯片型RGB激光光源，圖中的合波器采用圖3所示的3對1，合波器入射側(cè)的光源為638nm、520nm以及450nm的RGB三波長單橫模表面安裝型LD0
[0032]圖6是作為實(shí)施例3的一個(gè)示例，對圓柱體外形的RGB光源的構(gòu)造進(jìn)行示出的立體CAD設(shè)計(jì)圖。圖中將三個(gè)表面安裝型LD以圓心對稱的方式進(jìn)行立體安裝，并且使用了權(quán)利要求4所述的束狀光纖型3對I合波器。
[0033]圖7是實(shí)施例3的另一個(gè)示例，對將LD進(jìn)行立體安裝的多波長光源的構(gòu)造進(jìn)行示出的三維CAD設(shè)計(jì)圖。圖中的右側(cè)部分是外形為方棒形的RGB和NIR的四波長光源，四個(gè)表面安裝型LD以中心對稱的方式安裝在立方體四周的面上，4對I的合波器使用的是權(quán)利要求4所述的束狀光纖型合波器。此外，將圖中右側(cè)的方棒形光源(由圖中711?732的部件組裝成的光源)放入位于圖中左側(cè)的起散熱及保護(hù)作用的圓柱形金屬殼體(圖中740)內(nèi)，還能夠?qū)⑼庑胃某蓤A柱體。
[0034]圖8是實(shí)施例3和實(shí)施例4試制品的外形照片。左側(cè)的照片801是實(shí)施例3所述的圓柱形RGB三波長LD光源，右側(cè)的照片802是作為實(shí)施例4，介于權(quán)利要求3所述的光導(dǎo)中，使用光纖輸出型合波器的RGB三波長光源。
【具體實(shí)施方式】
[0035]實(shí)施例1
[0036]圖1中概要示出了采用按照本發(fā)明權(quán)利要求2所述的方法制作而成的權(quán)利要求1所述的中空型光導(dǎo)的合波器的構(gòu)造。圖中所示的入射和出射光導(dǎo)及耦合部的詳細(xì)形狀與尺寸因入射光源的橫模、以及與之相關(guān)的出射側(cè)光束的橫模的差異而有所不同。此外，為了將各構(gòu)造的基本部分清晰顯示，圖1中光導(dǎo)的尺寸并未與基板尺寸按比例顯示，而是做了任意的放大顯示。
[0037]首先，通過波長RGB(=紅綠藍(lán))的單橫模LD用3對I的三波長合波器，將本發(fā)明權(quán)利要求2所述的中空型光導(dǎo)的形成方法顯示于圖2。按照權(quán)利要求2中所述的在基板上刻溝槽制作光導(dǎo)的方法，圖2的基板上的輸入側(cè)3根和輸出側(cè)I根共4根溝槽形成這些中空型光導(dǎo)的光傳輸介質(zhì)的中空部分。也就是說，圖2所示基板上各溝槽的形狀是實(shí)際光導(dǎo)自身的形狀，也是合波器光導(dǎo)的形成圖案。本例中的光源是RGB單橫模LD，因此合波器各光導(dǎo)的截面、SP基板上溝槽的截面形狀是按照實(shí)用級別而設(shè)計(jì)的數(shù)微米(μπι)左右的極細(xì)的四方形。為清晰顯示這些光導(dǎo)的詳細(xì)形狀，圖2中溝槽的尺寸并未與基板尺寸按比例顯示，而是做了任意放大顯不O
[0038]本實(shí)施例1中的光源是紅色660nm、綠色520nm、藍(lán)色450nm這三個(gè)波長，均為高亮度單橫模LD。典型的光束特性為，發(fā)散全角FAHM(Full Angle at Half Maximum) = 25°的快軸FA(Fast Axis)上發(fā)光點(diǎn)(發(fā)射體)寬度約為1.5ym，F(xiàn)AHM=10°的慢軸SA(Slow Axis)上發(fā)光點(diǎn)寬度約為5迎1，光束質(zhì)量因子^2大約為1.2。
[0039]根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求1，本例中N=3，光導(dǎo)的根數(shù)為入射光N = 3根、出射光I根，合計(jì)共4根，而出射光的I根與3根入射光中波長為紅色的I根匯合，因而圖2看起來只有RGB三波長的3根光導(dǎo)。
[0040]首先，在LD和光導(dǎo)之間不使用透鏡，而對光進(jìn)行直接耦合時(shí)，與圖2中顯示的光導(dǎo)的光傳輸方向相垂直的截面形狀為，3根的橫向均為(=圖2中溝槽的寬度方向)6.5 ± 0.5μm，縱向均為(=溝槽的深度方向)3.5±0.5μπι，以此數(shù)值制作了試制品。此時(shí)使用RGB三色共3個(gè)單橫模LD，對本合波器的光效率進(jìn)行了調(diào)查。首先將LD的FA和SA分別放置在本例合波器的縱向和橫向方向，然后將各LD的發(fā)光點(diǎn)與位于本例合波器輸入側(cè)的各光導(dǎo)受光面的縱向與橫向兩個(gè)方向的中心位置相對齊，在光軸方向上與上述受光面距離約5μπι的位置對齊并調(diào)芯，則相較于LD原先的輸出，從本例合波器輸出側(cè)的出口能夠以紅色75%、綠色71%、藍(lán)色68%的比例，獲得光的綜合效率。合波器發(fā)出的出射光束，其iT2 = 1.6左右，該數(shù)值比IT2的預(yù)期值2.1好很多。能夠取得該結(jié)果的原因是，本例中的合波器是小型合波器，從入射到出射，光導(dǎo)的光路長度僅為數(shù)mm左右，光束尚未完全擴(kuò)散到預(yù)期的高次橫模。
[0041 ]并且，在LD和光導(dǎo)之間使用FA方向?yàn)镮比2.5的倍率、SA方向?yàn)镮比I的倍率的圓筒形透鏡，將光束整形為大致正方形后向合波器耦合時(shí)，在合波器入射側(cè)，RGB各光導(dǎo)的截面形狀也按照入射光束的形狀，調(diào)整為橫向與縱向均為5μπι的正方形。使用該合波器的RGB光源的輸出為iT 2 = 1.3的單橫模光束，取得了約為90 %的綜合光效率。
[0042]本實(shí)施例1中所采用的工藝為，在厚度大約為Imm以下的硅晶片基板的上表面涂覆光致抗蝕劑，通過干蝕刻的方法，制作截面形狀如上所述的溝槽，然后在溝槽的側(cè)面和底面蒸鍍金薄膜。圖2與實(shí)際尺寸并不成比例，本例中的合波器，在入射側(cè)橫向排列的3根光導(dǎo)彼此之間留有1.5mm的間隔，長度方向?yàn)?mm，形成寬W5mmX長L5mmX厚tl.5mm左右的芯片形。并且，將該合波器與表面安裝型RGB三波長LD相配合進(jìn)行安裝，試制了光源。該光源為RGB三原色單橫模輸出，直接親合時(shí)外形為W5mm X L8mm X t2.5mm，使用透鏡親合時(shí)其外形為W5mmXL12mmXt2.8mm，兩者均為緊湊芯片型。
[0043]實(shí)施例2
[0044]本發(fā)明權(quán)利要求4所述的使用束狀光纖的芯片型、適用于多個(gè)N=3的RGB三波長單橫模LD的合波器，作為實(shí)施例2在圖3的CAD附圖中示出了其基本構(gòu)造。此外，本實(shí)施例2的標(biāo)的物是使用該合波器的本發(fā)明權(quán)利要求5所述的RGB三原色LD的芯片型光源，該光源的基本構(gòu)造如圖5所示。
[0045]若上述合波器中捆束的裸線光纖為單橫模，即NA = 0.12?0.13、內(nèi)芯直徑Φ =3.5?4.Ομπι，則會(huì)與原光源LD的橫模相匹配，從合波器輸出的光束的空間相干性就不會(huì)被打亂。但是，市面上銷售的單橫模光纖，因其包層直徑為Φ125μπι，所以并不適用于本實(shí)施例2。理想的光纖裸線是內(nèi)芯直徑為Φ 4μπι、包層直徑為Φ 6?8μπι左右，但本發(fā)明在申請時(shí)是按照實(shí)用級別使用NA = 0.2、內(nèi)芯直徑為Φ 7μπι、包層直徑為Φ I Ομπι的光纖裸線的既有產(chǎn)品制作了合波器。包層直徑為ΙΟμπι以下的單橫模裸線光纖目前還在開發(fā)中，其采用低熔點(diǎn)無機(jī)玻璃或塑料材質(zhì)。
[0046]圖4所示是圖3中構(gòu)成的實(shí)施例2的RGB三波長單橫模合波器的輸出側(cè)所捆束的3根光纖的出射端面的顯微鏡照片。呈等邊三角形德爾塔狀緊密捆束在一起的3根光纖的相鄰內(nèi)芯間的距離約為ΙΟμπι。作為圖4照片所示的制作方法，因?yàn)槭菍⒗κ谝黄鸬?根光纖端面通過研磨精加工而成，所以是在中心開了 Φ25μπι左右小孔的、外徑為Φ Imm的玻璃軟管型套圈中插入3根裸線，用粘合劑進(jìn)行固定。在合波器輸入側(cè)，3根光纖的入射端面以相互之間2mm的間隔橫向排列。這種權(quán)利要求4所述的Ν = 3的RGB合波器是寬度與長度均為6mm、厚度為2mm左右的芯片型合波器。
[0047]目前，使用上述ΝΑ0.2、內(nèi)芯直徑Φ7μπι裸線、N = 3根的束狀光纖合波器的RGB三波長芯片型光源，在LD與光纖之間無透鏡直接進(jìn)行光的耦合時(shí)，如圖5所示，其外形為寬6mm、長8.5mm、厚1.8mm，LD與合波器光纖之間的光耦合效率最高可達(dá)到65 %左右;在光源LD與合波器之間使用耦合透鏡時(shí)，光的耦合效率可上升至最高85%，但其外形的長度方向則達(dá)到11mm。目前束狀光纖入射和出射兩端面未附帶有防反射的電介質(zhì)薄膜，如果附帶，則光的耦合效率還能再提升5%以上?；旧?，圖5中的合波器能夠從權(quán)利要求4所述的束狀光纖方式切換為權(quán)利要求1所述的中空型光導(dǎo)方式。兩者相關(guān)的特性如前面所述，幾乎相同，所制作的RGB光源也能夠以相同的芯片型外形、以及相同級別的耦合效率進(jìn)行單橫模輸出。也就是說，圖5所示的作為本實(shí)施例2的標(biāo)的物的本發(fā)明權(quán)利要求5所述的RGB光源，涵蓋了權(quán)利要求I和4所述的兩種方式的芯片型合波器。
[0048]此外，還調(diào)查了實(shí)施例2從束狀光纖出射到合波器輸出側(cè)的RGB三波長光束的橫模特性。按照光纖裸線內(nèi)芯直徑7μπι、NA0.2進(jìn)行試算，光束橫模相關(guān)的質(zhì)量因子IT2的數(shù)值分別為:紅色波長638nm為3.5、綠色波長520nm為4.2、藍(lán)色波長450nm為4.9，而實(shí)測值是紅綠藍(lán)色均在2以下，基本接近于單橫模。該結(jié)果的原因在于，本例中的合波器光纖裸線的長度約為6mm左右，光束在光纖中的傳輸距離極短，混入高次模的效果尚未凸顯，所輸入光束的橫模還未打亂就已經(jīng)抵達(dá)輸出端。
[0049]此外，還調(diào)查了實(shí)施例2從光源出射的RGB三波長光束的同光軸性，在束狀光纖的出射口放置焦距為20mm的無色(=消色差)透鏡，并進(jìn)行校準(zhǔn)使得I米前方的光束徑為最小，最終所測得的R和G和B這三個(gè)光束的射束點(diǎn)徑(FffHM)約為Φ0.5mm以下。而且，三波長三光束相互之間的間隔約為0.5mm左右，在一個(gè)Φ 1.5mm同心圓之內(nèi)，因而從實(shí)用級別而言，能夠作為三波長的一個(gè)光束來使用。
[0050]根據(jù)以上評估結(jié)果，相較于來自原LD的出射光，使用本實(shí)施例2合波器之后的輸出分別為，紅色638nm的160mW輸出為135mW、綠色520nm的80mW輸出為65mW、藍(lán)色450nm的80mW輸出為62mW，從合波器光纖出射的三波長光束幾乎均為單橫模，能夠滿足作為車載和手機(jī)用投射型投影機(jī)應(yīng)具備的高亮度高輸出的要求。
[0051 ] 實(shí)施例3
[0052]如上所述的實(shí)施例1和2的RGB多波長光源因?yàn)槭菍⒍鄠€(gè)LD并排安裝在能夠散熱的同一平面上，因此伴隨每個(gè)波長均達(dá)10mW以上的高輸出，即使是多個(gè)表面安裝型LD芯片也會(huì)因?yàn)楦呦碾娏饕约皹O小型化的高密度安裝，而明顯出現(xiàn)散熱問題。本實(shí)施例3的RGB光源與前面所述2例在一個(gè)平面上安裝多個(gè)LD芯片不同，雖然同樣使用表面安裝型LD芯片，但是按照權(quán)利要求6所述的方法進(jìn)行立體安裝，其外形呈圓柱形和多邊形的棒形立體形狀。本例中的光源，通過這樣對多個(gè)LD進(jìn)行立體安裝，從而不僅改善了散熱性，還能通過將外形改為圓柱形等，做成對于各種應(yīng)用容易安裝的形狀。
[0053]作為示例，將表面安裝芯片型LD、耦合透鏡以及權(quán)利要求4所述的束狀光纖式合波器這三者按照權(quán)利要求6中所述的方法進(jìn)行立體安裝得到RGB光源，其組裝原理和構(gòu)造如圖6所示。該光源的外形采用圓柱形，所以將立體組裝在圓柱形金屬殼體內(nèi)側(cè)的RGB的LD出射的三個(gè)發(fā)光點(diǎn)、以及位于合波器的入射側(cè)的3根光纖的三個(gè)受光端面，面對面地進(jìn)行發(fā)光點(diǎn)與受光面的I對I匹配，以相同尺寸的等邊三角形德爾塔分布，使用三個(gè)耦合透鏡，將三個(gè)LD各自所輸出的光分別通過三個(gè)光纖端面，與3根光纖中的各光纖進(jìn)行耦合。本圖6中，設(shè)計(jì)和試制了長度8mm、直徑Φ5.6mm的圓柱體外形。如不使用透鏡而采取直接耦合的方式進(jìn)行安裝，則能夠?qū)⒊叽缈s小至直徑Φ 4.8mm、長6_。
[0054]圖7是作為另一示例，將以四方形安裝的可見RGB與近紅外四波長LD光源模塊進(jìn)行組裝的組裝構(gòu)造圖。與圖6中的例子一樣，使用4個(gè)耦合透鏡，從呈立體型分布的四個(gè)LD發(fā)出的4波長光束耦合至呈相同立體型分布的4對I束狀光纖的合波器。圖7右側(cè)的方形4色LD模塊(圖中711?732的一套)還能夠封裝在位于左側(cè)的外徑為Φ5_、長度為8mm的圓柱形收納殼體(圖中的740)內(nèi)。圖8中左側(cè)照片所示是過去像這樣進(jìn)行封裝的RGB-NIR光源的試制實(shí)物之一。該模塊的尺寸為外徑Φ6_、長度12_。
[0055]實(shí)施例4
[0056]實(shí)施例4是使用權(quán)利要求3所述的介于光導(dǎo)中的光纖型合波器的RGB光源，如圖8右側(cè)照片所示。Φ 3.8的罐狀單橫模RGB的LD發(fā)射出來的激光使用透鏡耦合到上述合波器輸入側(cè)光導(dǎo)中，此外，出射光導(dǎo)的輸出光也使用透鏡耦合到I根單橫模光纖上，最終光纖的輸出相對于原LD的輸出，實(shí)現(xiàn)約60%的效率。
[0057]對于本實(shí)施例4方式的使用合波器的多波長LD光源的應(yīng)用設(shè)備，其關(guān)鍵點(diǎn)在于光纖輸出。含LD的光源與光纖輸出端之間是通過光纖進(jìn)行光傳輸，因而在與光源隔開的地方，能夠?qū)⑺璧墓廨敵鼋o應(yīng)用設(shè)備，并且通過僅將光源主體單獨(dú)另外放置，能夠容易解決散熱問題。對于前面所述車載用的情況，即使進(jìn)行光輸出的平視顯示式投影機(jī)的設(shè)置地點(diǎn)的環(huán)境溫度處于零下35°C?零上90°C以上的較大范圍，由于將含LD在內(nèi)的RGB光源主體單獨(dú)放置，因此也能夠正常運(yùn)作。也就是說，這種光源對于車載方面的應(yīng)用是不可或缺的。
[0058]工業(yè)上的實(shí)用性
[0059]如將權(quán)利要求1和4所述的纖薄緊湊的芯片型合波器作為關(guān)鍵部件來使用，同時(shí)運(yùn)用權(quán)利要求5所述的安裝技術(shù)，則能夠制作平面安裝型纖薄緊湊的多波長光源，還能夠應(yīng)用于有小型化需求的手機(jī)或其他可穿戴型顯示裝置，例如使用MEMS或DMD、LCOS等的激光投影機(jī)等用途。
[0060]此外，使用權(quán)利要求4所述的光纖輸出型合波器的多波長光源中，因?yàn)槭峭ㄟ^光纖在LD光源和光的目的地“投影機(jī)”之間進(jìn)行傳輸，所以更容易耐受車內(nèi)及野外等溫度嚴(yán)苛的環(huán)境，因而可用于車載領(lǐng)域等用途。
[0061 ]并且，權(quán)利要求6中將多波長多個(gè)高輸出LD—起進(jìn)行立體安裝，能夠制作外徑在Φ5mm以下的圓柱形多波長光源，因而不但能夠采用容易安裝的外形，還能改善散熱性，能夠用于激光筆或眼鏡式等可穿戴型激光顯示裝置。
[0062]此外，關(guān)于小型多波長激光光源的安裝，若使用諸如權(quán)利要求1和4所述的合波器的各種要素部件，則能夠?qū)惭b分為通過每個(gè)內(nèi)部部件的安裝進(jìn)行的合波器自身的安裝作業(yè)、以及將各獨(dú)立的LD射出的光耦合至合波器的安裝作業(yè)這兩大作業(yè)，因而特別在大量生產(chǎn)時(shí)，相比過去牽涉多個(gè)LD的安裝作業(yè)，在管理與制造這兩個(gè)方面均更容易展開，從而在降低成本的基礎(chǔ)上還能夠提升產(chǎn)品的可靠性。
[0063]標(biāo)號說明
[0064]圖1相關(guān)標(biāo)號:
[0065]HO權(quán)利要求1的合波器的刻有光導(dǎo)用溝槽的基板
[0066]111基板110的上表面，該面上刻有光導(dǎo)用溝槽
[0067]112刻在面111上的N+1個(gè)光導(dǎo)用溝槽，圖中的n = l、…、N表示第N根入射光導(dǎo)，η =Ν+1表不I根出射光導(dǎo)
[0068]113入射和出射光導(dǎo)用溝槽的側(cè)面和底面，為了對光進(jìn)行封閉，在這些側(cè)面和底面涂覆有對光進(jìn)行全反射的金屬薄膜或電介質(zhì)薄膜
[0069]120與基板110的上表面進(jìn)行貼合的用來覆蓋光導(dǎo)溝槽的蓋板
[0070]121蓋板120的下表面、即把與該面進(jìn)行貼合的對向基板110上表面111上所刻的光導(dǎo)用溝槽蓋起來以形成光導(dǎo)的那一面。為了將光封閉在所形成的光導(dǎo)內(nèi)，在該面涂覆有對光進(jìn)行全反射的金屬薄膜或電介質(zhì)薄膜
[0071 ] 圖2相關(guān)標(biāo)號:
[0072]200按照權(quán)利要求2的方法制作而成的權(quán)利要求1的合波器的出射光導(dǎo)用溝槽的輸出端
[0073]201多個(gè)Ν=3根中，第I根紅色波長的入射光導(dǎo)的光束輸入端
[0074]202第2根藍(lán)色波長的入射光導(dǎo)的光束輸入端
[0075]203第3根綠色波長的入射光導(dǎo)的光束輸入端
[0076]210出射光導(dǎo)用溝槽
[0077]211第I根紅色波長的入射光導(dǎo)用溝槽
[0078]212第2根藍(lán)色波長的入射光導(dǎo)用溝槽
[0079]213第3根綠色波長的入射光導(dǎo)用溝槽
[0080]222第2根藍(lán)色波長的入射與出射光導(dǎo)的耦合部
[0081]223第3根綠色波長的入射與出射光導(dǎo)的耦合部※
[0082]※如圖2所示，對于第I根紅色波長，從輸入端201到輸出端200為一根直線，也就是說，入射光導(dǎo)211并無耦合部，而是與出射光導(dǎo)210直接連結(jié)，兩者合為I根。
[0083]圖3相關(guān)標(biāo)號:
[0084]300權(quán)利要求4的束狀光纖型合波器中固定有光纖的芯片型板
[0085]301合波器的輸入側(cè)
[0086]302合波器的輸出側(cè)
[0087]310緊密捆束在合波器輸出側(cè)的多個(gè)N=3根光纖的出射端
[0088]31i i = l、2、3;合波器輸入側(cè)的3根光纖的入射端面
[0089]32j j = l、2、3;芯片型板300上的用來對3根光纖進(jìn)行高精度定位及固定的3個(gè)溝槽
[0090]圖4(顯微鏡照片)相關(guān)標(biāo)號:
[0091]400圖3所不的合波器輸出側(cè)捆束有光纖的套圈在研磨后的出射端面
[0092]41i i = U2,3；捆束在套圈端面的包層直徑為Φ ΙΟμπι的3根光纖裸線，從照片能夠看出這3根光纖以等邊三角形德爾塔狀緊密捆束在一起
[0093]421光纖裸線的內(nèi)芯
[0094]422光纖裸線的包層
[0095]430顯微鏡照片所示比例尺，單位長度= 1ym
[0096]圖5相關(guān)標(biāo)號:
[0097]501藍(lán)色(Blue)450nm波長表面安裝COS型單橫模LD
[0098]502紅色(Red)638nm波長COS型單橫模LD
[0099]503 綠色(Green)520nm波長COS型單橫模LD
[0100]504 RGB三波長LD的散熱銅板
[0101]505權(quán)利要求1所述的合波器的固定有光纖的芯片型板，合波器由該板505與3根束狀光纖51i(i=B、R、G三色)組成
[0102]51?圖中左起分別是i=B、R、G三色，合波器輸入端是與RGB的LD光源以I對I直接光親合方式安裝的多個(gè)N = 3根光纖，本實(shí)施例1中，3根光纖裸線的尺寸為內(nèi)芯直徑Φ7μηι、嫩0.2，包層直徑01(^111
[0103]514合波器輸出側(cè)滿足權(quán)利要求1所述條件而捆束的多個(gè)Ν=3根光纖的出射端面
[0104]圖6相關(guān)標(biāo)號:
[0105]611-1三色i=R、G、B表面安裝型COS型LD(3個(gè))
[0106]612-j三色j=R、G、B的LD電極(陰極和陽極各3組，共6個(gè))
[0107]613-k三色k = R、G、B的LD散熱用散熱器(3套)
[0108]621-s從三色s = R、G、B的LD向合波器進(jìn)行光耦合的耦合透鏡(3套)
[0109]630由3根束狀光纖631-1(i=R、G、B)組成的合波器主體
[0110]631-t用于接收三色t = R、G、B的LD發(fā)來的光的合波器的三根束狀光纖※
[0111]三色LD光源主體由如上列舉的611-1的LD、612-j的LD電極、613-k的散熱器、621-s的耦合透鏡及630的合波器等圖中右側(cè)的各部件組成，按照圖中的配置關(guān)系進(jìn)行立體安裝，形成一個(gè)模塊。
[0112]632束狀光纖式合波器的光束出射口
[0113]640用來收納上述圖中右側(cè)的三色RGB激光光源主體模塊的外部殼體，其外形為圓柱形，尺寸為L8_X Φ 5.6mm[ΟΙ14] 圖7相關(guān)標(biāo)號:
[0115]711-1四色i=R、G、B、NIR近紅外表面安裝COS型LD(4個(gè))
[0116]712a-j四色j =R、G、B、NIR的LD的+電極(陽極共4個(gè))
[0117]712b-j四色j=R、G、B、NIR的LD的-電極(陰極共4個(gè))
[0118]713將RGB和NIR四個(gè)LD接合在一起的散熱用散熱器
[0119]721-k從四色k = R、G、B、NIR的LD耦合至合波器的四套耦合透鏡
[0120]730束狀光纖式4對I合波器主體
[0121]731-s用于接收四色s = R、G、B、NIR的LD發(fā)來的光的合波器的四根束狀光纖
[0122]732權(quán)利要求4的束狀光纖型合波器的光束出射口
[0123]四色LD光源主體由如上列舉的711-1的LD、712a-j和712b-j的LD電極、713的散熱器、721-k的耦合透鏡及730的合波器等圖中右側(cè)的各部件組成，按照圖中的配置關(guān)系進(jìn)行立體安裝，形成一個(gè)模塊。
[0124]740用來收納圖中右側(cè)RGB+NIR的4色LD光源主體的外部殼體，其外形為圓柱形，尺寸為L8_X Φ 5mm
[0125]圖8(照片)相關(guān)標(biāo)號:
[0126]801按照權(quán)利要求6的實(shí)施例3，將LD進(jìn)行立體安裝的圓柱形RGB三波長光源模塊的試制品照片
[0127]802按照權(quán)利要求3的實(shí)施例4的使用光導(dǎo)型合波器的光纖輸出RGB三波長光源模塊的照片
[0128]810安裝有LD和合波器及出射光纖的RGB三波長光源主體
[0129]811綠色520nm波長、Can-3.8封裝、單橫模LD
[0130]812紅色638nm波長、Can-3.8封裝、單橫模LD
[0131]813藍(lán)色450nm波長、Can-3.8封裝、單橫模LD
[0132]821使RGB三波長LD發(fā)來的光束耦合，從光源主體810向外部輸出光的單橫模光纖
[0133]822光纖821輸出端的套圈，RGB三波長的光從該套圈的端面輸出
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種N對I的光合波器，其特征在于， 為了從使多個(gè)N根光束入射的N根入射光導(dǎo)，將所述N根入射光合波至I根出射光導(dǎo)并輸出，所述_艮中的第11(11=1、2、-_、幻根光導(dǎo)中具有作為光前進(jìn)方向的終端的第11(11 = 1、2、...、Ν)個(gè)端子，設(shè)置為了將所述N根中的第η(η=1、2、...、Ν)根光束從所述N個(gè)中的第n(n =1、2、...、Ν)個(gè)端子向所述出射光導(dǎo)轉(zhuǎn)移并出射而具備的N個(gè)耦合部，為了實(shí)現(xiàn)將從所述N根光導(dǎo)的N個(gè)入射端面入射的所述N根光束全部合波至所述I根出射光導(dǎo)并輸出的目的，關(guān)于形成用于對所述N根入射光與所述I根出射光進(jìn)行傳輸?shù)摩?1根光導(dǎo)，通過使光導(dǎo)主體中空，在光導(dǎo)的內(nèi)側(cè)壁的整面涂覆對光進(jìn)行全反射的金屬薄膜或電介質(zhì)薄膜，從而成為能夠?qū)⒐馐耆忾]在光導(dǎo)內(nèi)進(jìn)行傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)，使入射到所述N根入射光導(dǎo)中的所述N根光高效地合波至所述I根出射光導(dǎo)并輸出。2.—種在如權(quán)利要求1所述的N對I合波器上制作所述Ν+1根光導(dǎo)的方法，其特征在于， 關(guān)于在如權(quán)利要求1所述的N對I合波器上，作為構(gòu)造的基本要素，形成Ν+1根覆有反射薄膜的中空型入射和出射光導(dǎo)，首先預(yù)先設(shè)置I張材質(zhì)為硅或金屬、或者陶瓷或玻璃，或者光學(xué)晶體的基板，預(yù)先設(shè)計(jì)所述N根入射光導(dǎo)和所述I根出射光導(dǎo)以及入射和出射光導(dǎo)之間所述N個(gè)耦合部的形成圖案，從所述基板的上表面往深度方向，通過濕蝕刻或干蝕刻，或者根據(jù)基板材質(zhì)采用激光束或離子束等射束精細(xì)加工，沿著形成為所述N個(gè)帶耦合部的Ν+1根光導(dǎo)的圖案，刻出Ν+1根光導(dǎo)用的溝槽，在通過所述方法刻出的光導(dǎo)用的所述Ν+1根溝槽的底面和兩個(gè)側(cè)面的所有表面上，實(shí)施對光進(jìn)行全反射的金屬薄膜或電介質(zhì)薄膜的涂覆，由于刻在所述基板上的所述Ν+1根光導(dǎo)用溝槽的上方開放，因而再設(shè)置一張(盡量與所述基板使用相同材質(zhì))用來覆蓋的蓋板，在所述蓋板的下表面涂覆對光進(jìn)行全反射的金屬薄膜或電介質(zhì)薄膜，將按照所述方法制作而成的底面和兩個(gè)側(cè)面均覆有全反射薄膜的Ν+1根光導(dǎo)用溝槽所在的所述基板的上表面與按照所述方法制作而成的覆有全反射薄膜的所述蓋板的下表面對齊，并將蓋板貼附，從而在所述基板的Ν+1根光導(dǎo)用溝槽的兩個(gè)側(cè)面和底面以及所述貼附的蓋板的下表面、即作為光導(dǎo)沿著光傳輸方向的所有側(cè)面均附帶有光的全反射薄膜，從而將光封閉在所述N+1根中空型溝槽中。3.—種N對I合波器，在如權(quán)利要求1所述的中空型光導(dǎo)式的多個(gè)N對I基本合波器的基礎(chǔ)上，介于光纖中且采用下述三種類型中任一種結(jié)構(gòu): 具備N根輸入光導(dǎo)和I根輸出光纖，將來自所述合波器的出射光導(dǎo)的輸出光親合于預(yù)先設(shè)置的I根光纖的類型I的合波器;或者， 具備N根輸入光纖和I根輸出光導(dǎo)，在預(yù)先設(shè)置的多個(gè)N根光纖與所述基本合波器的N根入射光導(dǎo)之間，以I對I的形式對光束進(jìn)行直接耦合，或使用透鏡進(jìn)行耦合的類型2的合波器;或者， 具備N根輸入光纖和I根輸出光纖，將來自預(yù)先設(shè)置的所述類型2的合波器的出射光導(dǎo)的輸出光與類型I的合波器同樣地耦合于預(yù)先設(shè)置的I根光纖的類型3的合波器。4.一種使用束狀光纖的芯片型N對I的光束空間合波器，其特征在于， 針對來自輸入側(cè)的多個(gè)N個(gè)點(diǎn)光源或多個(gè)N根平行光輸出激光的空間上獨(dú)立的N根光束，為了使其光軸匯集至輸出側(cè)從而變成一個(gè)點(diǎn)光源以進(jìn)行合波并輸出， 預(yù)先準(zhǔn)備材質(zhì)為玻璃或金屬的芯片型板I張；以及為導(dǎo)光至入射端面和出射端面而研磨的內(nèi)芯和包層組成的光纖裸線N根，在所述芯片型板的兩側(cè)設(shè)置光的輸入側(cè)和輸出側(cè)，沿著所述芯片型板的輸入側(cè)的邊緣，將所述N根光纖裸線的入射端與想要進(jìn)行合波的空間上獨(dú)立的來自所述N個(gè)光源的N根光束的入射位置對齊，隔開一定間隔橫向排為一列，用粘合劑加以固定，并且在所述芯片型板的輸出側(cè)的邊緣，將所述N根光纖裸線的出射端相互緊密擁束并用粘合劑加以固定， 使用透鏡等光學(xué)系統(tǒng)，將所述N個(gè)點(diǎn)光源或N根平行光束I對I輸入至所述芯片型板的輸入側(cè)的N根光纖裸線的入射端面，則可從捆束在所述芯片型板的輸出側(cè)的N根光纖的出射端面將N根光束照原樣直接進(jìn)行輸出， 并且，當(dāng)事先準(zhǔn)備了所述由內(nèi)芯和包層組成的N根光纖裸線時(shí)，將包裹在裸線內(nèi)芯上的包層厚度進(jìn)一步減小到極限(例如，Um左右)，即，使所述N根光纖裸線的外徑(即包層直徑)極細(xì)(例如，單橫模時(shí)，內(nèi)芯直徑為Φ4μπι以下，而所述包層厚度為Ιμπι以下時(shí)，裸線的外徑為Φ6μηι 以下)， 從而將通常看起來是N個(gè)點(diǎn)光源的從所述N根光纖出射端面輸出的N根光束緊密捆束在所述N根光纖的出射端，并且由于內(nèi)芯與內(nèi)芯之間極為靠近(所述包層厚度為Ιμπι以下時(shí)，兩者的間隔在2μπι以下)，因此光束被收斂并視為一個(gè)點(diǎn)光源而輸出，即，將來自空間上獨(dú)立的N個(gè)光源的N根光束在實(shí)用級別上作為一個(gè)點(diǎn)光源在空間上合波成一根光束并輸出至輸出端。5.一種多波長激光光源模塊，其特征在于， 所述多波長激光光源模塊是纖薄緊湊的芯片型模塊，為了制作纖薄緊湊的芯片型多波長光源，在預(yù)先設(shè)置的固定架上將預(yù)先設(shè)置的多個(gè)N個(gè)表面安裝用芯片型LD橫向排為一列，進(jìn)行平面安裝，此外，預(yù)先設(shè)置按照權(quán)利要求1的中空光導(dǎo)型或權(quán)利要求4的束狀光纖型中的任一方法制作而成的纖薄緊湊的芯片型的多個(gè)N對I合波器，在所述平面安裝的N個(gè)LD與所述合波器N根中空光導(dǎo)或N根束狀光纖的N個(gè)受光用入射端面之間，以I對I的方式對光進(jìn)行直接耦合或使用透鏡進(jìn)行耦合，并通過所述合波器進(jìn)行合波，以一個(gè)點(diǎn)光源輸出。6.一種多波長激光光源模塊，其特征在于， 為了制作緊湊型多波長光源，并且能容易使高密度安裝的多個(gè)LD進(jìn)行散熱，且能夠根據(jù)應(yīng)用設(shè)備安裝所要求的外形進(jìn)行設(shè)計(jì)， 在預(yù)先設(shè)置的圓柱形或立方體形等立體形狀的容易使LD散熱的固定架上，設(shè)置立體安裝的多個(gè)N個(gè)表面安裝用芯片型LD;以及按照權(quán)利要求1的中空光導(dǎo)型或權(quán)利要求4的束狀光纖型中的任一方法制作而成的多個(gè)N對I合波器，所述表面安裝用芯片型LD為纖薄芯片型，多個(gè)N根波長不同， 然后，將設(shè)置在所述合波器的入射側(cè)跟前的用來接收所述多個(gè)N個(gè)LD發(fā)來的光的光導(dǎo)、或束狀光纖的N個(gè)入射端面也按照與所述多個(gè)N個(gè)LD相同的立體分布，配置在合波器主體的輸入側(cè)，并且預(yù)先設(shè)置多個(gè)N個(gè)耦合透鏡，通過對各個(gè)透鏡進(jìn)行調(diào)芯，使各個(gè)所述LD發(fā)來的光對準(zhǔn)所述合波器輸入側(cè)的各個(gè)所述入射端面，耦合至合波器，再通過合波器的作用將入射的N根光匯集成一個(gè)點(diǎn)光源輸出至出射側(cè)， 由此，通過將以立體分布的方式安裝的多個(gè)N個(gè)LD光源、具備相同立體分布的多個(gè)N個(gè)入射端的合波器、以及用來將光從光源往合波器輸入的多個(gè)N個(gè)耦合透鏡從各要素部件的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行立體組裝，從而利用結(jié)構(gòu)上容易使LD散熱、并且具有對于各種應(yīng)用容易安裝的緊湊的圓柱形或立方體形等外形的點(diǎn)光源進(jìn)行輸出。
【文檔編號】G02B6/30GK106062600SQ201580006643
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2015年8月31日
【發(fā)明人】成澤潤
【申請人】光研公司