高亮度光纤耦合半导体激光器
高亮度光纤耦合半导体激光器
High Brightness Fiber Coupled Diode Laser
凯普林光电
1 引言
光纤耦合半导体激光器以其体积小、光束质量好、寿命长及性能稳定等优势在各领域得到广泛应用，主要作为光纤激光器的泵浦源、固体激光器泵浦源，也可直接应用于激光医疗，材料处理如熔覆、焊接等领域。受光纤激光器向高功率方向发展趋势的影响，半导体激光器也在向高功率、高亮度发展，高亮度半导体激光器具有较高的光功率密度，经合束器合束同样成为高功率光纤激光器理想的泵浦源。目前光纤耦合半导体激光器结构主要有单管耦合激光器、多单管耦合激光器、迷你Bar以及Bar条/叠阵系列，多单管耦合激光器因其具有高可靠性而成为光纤激光器的主流泵浦源之一，本文主要介绍通过多单管光纤耦合技术实现高亮度半导体激光器的技术与实现。
2 多单管结构
多单管结构是将多路分立的半导体激光器发出的光束经过整形、重新排列、合束后耦合进入单根光纤，从而可提高激光器输出功率。由于分立半导体激光器芯片必须安装在具有一定大小的热沉上，如果直接将多个半导体激光器的输出光束进行排列并聚焦耦合，通常由于受到每个芯片和其热沉体积的限制，合并光束体积较大，很难获得小芯径高亮度的光纤耦合输出。为减小合并光束的空间体积大小，必须采取一定的措施。为此，凯普林自主研发的多单管耦合结构采用阶梯热沉、聚焦透镜、耦合光纤以及独特的安装方式，光路设计简化了结构的复杂性，减小了组件的体积，大大提高了半导体激光器输出的功率，同时保证了耦合点的合理工作温度，如图1所示。
在进行多单管耦合前可对分立半导体激光器芯片进行老化筛选，从而保证了多单管耦合后的可靠性。单管的随机失效特性独立，相比于Bar条、叠阵无热效应干扰，单管的可替换也增加了其耐用性，具有较高的成本优势。
3 光纤耦合
为实现高亮度、高功率输出可增加同时耦合单管半导体激光器的数量来保证较高的输出功率，但将合束后的激光束耦合进入单根光纤中还必须满足三个条件：一是光斑的最大直径小于光纤芯径；二是光束的发散角小于光纤的数值孔径对应的角度；三是激光快、慢轴的光束参量积（BPP，光束束腰半径与发散角半角的乘积）要小于光纤光束参量积。即
但实际应用中，只有光纤中心的正方形区域是可用区域，如图2所示，耦合光束截面如图3，
对于芯径为200μm，数值孔径为0.22的光纤，它的BPP值为22mm mrad，可耦合的半导体激光束的BPP最大值为：
以9xxnm半导体激光器单支芯片输出的激光光束数据为例，慢轴束腰直径为95μm，发散角半角10°（99%的能量），其光束参量积约为8.3mm mrad；快轴束腰直径1.5μm，发散角半角39°（99%），光束参量积约为0.51mm mrad。经软件仿真，理论上200μm/0.22NA的光纤中可以耦合28个激光束。目前，经过多年的技术积累，凯普林9xxnm高亮度光纤耦合半导体激光器最高耦合分立半导体激光器数最高可达20支，激光器实物如图4、图5。
4 结论与展望
本文介绍了一种多单管耦合结构以及实现高亮度激光输出的计算方法，在高亮度半导体激光器领域，多单管光纤耦合技术广泛应用于9xxnm 、793nm 、808nm 等波长激光器中，分别作为掺镱光纤激光器和掺铥光纤激光器以及掺钕固体激光器的泵源；10W-200W 不同功率级别可对应各种工作模式及功率要求的光纤激光器应用。未来，凯普林将通过增加偏振合束、多波长合束等方法将实现更高亮度的光纤耦合半导体激光器，为高功率光纤激光器用户提供更多的产品与服务。
光纤耦合器
光纤耦合器 光纤耦合器的概述 ?·光纤耦合器的简介 ?·光纤耦合器的分类 ?·光纤耦合器的制作方式 ?·光纤耦合器端口的级联 光纤耦合器的应用 ?·2×2单模光纤耦合器的改进... ?·光纤耦合器中光孤子传输的... ?·可调光子晶体光纤耦合器的制作 光纤耦合器的简介 光纤耦合器是指光讯号通过光纤中分至多条光纤中的元件,属于一种光被动元件,一般 在电信网路、有线电视网路、用户回路系统、区域网路各个领域都会应用到,与光纤连接器 在被动元件中起重大作用,也叫分歧器. 光纤耦合器的分类 光纤耦合器一般分为三类: 标准耦合器:双分支,单位1X2,就是将光讯号未成两个功率 星状/树状耦合器 波长多工器:也称作WDM,一般波长属于高密度分出,即波长间距窄,就是WDM 光纤耦合器的制作方式 光纤耦合器制作方式有烧结(FUSE)、微光学式(MICRO Optics)、光波导式(Wave Guide) 三种.这里介绍下烧结方式,烧结方式占了多数(约有90%),主要的方法是将两条光纤并在一起烧融拉伸,使核芯聚合一起,以达光耦合作用,而其中最重要的生产设备就是融烧机,也是最为重要的步骤,虽然重要步骤部分可由机器代工,但烧结之后,必须人工封装,所以人工成本在10%-15%左右,其次采用人工检测封装必须保证品质一致性,这也是量产时所必须克服的,但技术困难度不若DWDM MODULE及光主动元件高,因此初期想进入光纤产业的厂商,大部 分会从光耦合器切入,毛利则在20～30% 光纤耦合器端口的级联 光纤耦合器端口的级联 由于光纤端口的价格仍然非常昂贵,所以,光纤主要被用于核心交换机和骨干交换机之间连接,或被用于骨干交换机之间的级联.需要注意的是,光纤端口均没有堆叠的能力,只能被用于级联. 1. 光纤跳线的交叉连接
高亮度光纤耦合半导体激光器
高亮度光纤耦合半导体激光器 High Brightness Fiber Coupled Diode Laser 凯普林光电 1 引言 光纤耦合半导体激光器以其体积小、光束质量好、寿命长及性能稳定等优势在各领域得到广泛应用，主要作为光纤激光器的泵浦源、固体激光器泵浦源，也可直接应用于激光医疗，材料处理如熔覆、焊接等领域。受光纤激光器向高功率方向发展趋势的影响，半导体激光器也在向高功率、高亮度发展，高亮度半导体激光器具有较高的光功率密度，经合束器合束同样成为高功率光纤激光器理想的泵浦源。目前光纤耦合半导体激光器结构主要有单管耦合激光器、多单管耦合激光器、迷你Bar以及Bar条/叠阵系列，多单管耦合激光器因其具有高可靠性而成为光纤激光器的主流泵浦源之一，本文主要介绍通过多单管光纤耦合技术实现高亮度半导体激光器的技术与实现。 2 多单管结构 多单管结构是将多路分立的半导体激光器发出的光束经过整形、重新排列、合束后耦合进入单根光纤，从而可提高激光器输出功率。由于分立半导体激光器芯片必须安装在具有一定大小的热沉上，如果直接将多个半导体激光器的输出光束进行排列并聚焦耦合，通常由于受到每个芯片和其热沉体积的限制，合并光束体积较大，很难获得小芯径高亮度的光纤耦合输出。为减小合并光束的空间体积大小，必须采取一定的措施。为此，凯普林自主研发的多单管耦合结构采用阶梯热沉、聚焦透镜、耦合光纤以及独特的安装方式，光路设计简化了结构的复杂性，减小了组件的体积，大大提高了半导体激光器输出的功率，同时保证了耦合点的合理工作温度，如图1所示。 在进行多单管耦合前可对分立半导体激光器芯片进行老化筛选，从而保证了多单管耦合后的可靠性。单管的随机失效特性独立，相比于Bar条、叠阵无热效应干扰，单管的可替换也增加了其耐用性，具有较高的成本优势。
多模光纤激光器
多模光纤激光器 可见光和红外光半导体激光器都可以和多模光纤耦合，通过光纤输出。光纤输出的优点是可以随意改变光路方向，此类激光器多用于探测仪器及医疗仪器等。光纤出口光斑大小和光纤长度可由客户选择。光纤耦合模块具有大功率、高亮度的连续光输出，其输出为圆光束、小孔径和对称的请打零贰玖捌捌柒贰陆柒柒叁光斑形状，可广泛应用于医疗、材料处理、固体激光器泵浦、工业及航空、航天等诸多领域。光纤耦合模块的输出波长可满足固体激光器泵浦、医疗诊断及冶疗所需的波段。在工业应用上可被金属及其它材料有效地吸收，可用于激光焊接、打孔和材料处理。光纤的小数值孔径及小芯径有效地改善了激光器的输出亮度、功率密度和光束质量。 Visible light and infrared laser diode can be and multimode optical fiber coupling, through the optical fiber output. The advantages of optical fiber output is free to change the direction of the light path, such lasers to detect more instruments and medical instruments, etc. Fiber export spot size and fiber length can be selected by the customer. Fiber coupling module has high power, high brightness, light output, the output for the circular beam and small aperture shape and symmetry of light, can be widely used in medical, materials processing, solid state laser pump, industrial and aviation, aerospace and other fields. Fiber coupling module output wavelength can meet please dozen zero two nine pure two land and pure pure three solid laser pumped, medical
高功率光纤耦合半导体激光器(ST)
ST 系列高功率光纤耦合半导体激光器 ST系列高功率光纤耦合半导体激光器是一款结构紧凑、维护和运行成本低廉、有显著节能效果的半导体激光器系统（如工作时长按八小时算比光纤激光器节能20％）。此激光器通常用于激光焊接，切割塑料和金属，以及许多其他的制造工艺上（如退火、回火或软钎焊等）。 特性: 交钥匙系统，可定制的OEM系统 易于集成，设计紧凑 手动和远程操作状态的界面 可控的半导体激光器操作，激光器模块更换方便 免维护，被动水冷，每年检查一次水冷系统（纯净水，颗粒过滤器） 严格按照安全标准操作（光纤插头和断线检测，互锁，争停界面，激光警示灯等） 可选设备：光纤长度可选 (5, 10, 20 m, 各种激光加工的激光头可选 电转换效率为 30%, 同功率等级的CO2激光器的转换率约为 6 - 8 % ，光纤激光器约为 20 - 25 % 应用: 金属和塑料的切割和焊接 激光退火、回火或软钎焊 参数: 2KW光纤耦合半导体激光器，也可根据客户要求提供其他功率的激光器 激光模块电源 半导体激光器AV-70 最大输出电压 2 x 80V 最大运行电流75A 最大输出电流75A 最大运行电压 2 x 80V 最小上升时间100us 冷却被动水冷却最大脉冲频率10kHz 激光模块传感 器功能监控，温度监控运行模式脉冲，剖面 光束指示切换开/关控制单元（可选远程终端）显示器，手轮，钥匙开关，启动/停止，急停
重量~70kg 界面以太网， can-bus, profibus, RS232, SPS-接口 制冷机机架系统 制冷机型号类型19” system 冷却方式尺寸(HxWxD 1650x565x800mm 3 环境空气温度 范围重量(不含激光模块~100kg 自来水温度范 围电压输入400VAC±10% 自来水最小流 量最大电流32A 水槽容量线索号3+N+PE 嗓音消除频率50/60Hz 激光电路温度 范围电源插头类型(标准CEE 过滤丝网激光 电路自来水接口类型CPC-plugs 自来水滤网电 路水管尺寸(内径8mm 感应器水管尺寸 (外径12mm 加热器激光头冷却水接口Hose 我们还根据不同的加工材料及应用提供相应的激光头。 优点: -优化对于许多应用的最佳强度分布的光束整形
大功率半导体激光器光纤耦合技术调研报告
大功率半导体激光器光纤耦合技术调研报告 1．前言 近年来，高功率光纤激光器因其优良的性能日益受到人们的重视和青睐，被广泛地应用于工业加工、空间光通信、医疗和军事等各个方面，其迅速发展在很大程度上得益于大功率高亮度半导体激光器技术的进步，大功率半导体激光光纤耦合技术一直是高功率光纤激光器技术的一项关键核心技术。相反地，半导体激光器泵浦的高功率光纤激光器（DPFL）的发展也带动了大功率半导体激光器技术，尤其是大功率半导体激光光纤耦合技术的进步。 由于单管半导体激光器（LD）的输出功率受限于数瓦量级，远不能满足高功率光纤激光器泵浦源的要求，要获得更大输出功率须采用具有多个发光单元的激光二极管阵列（LD Array）。按照结构形式的不同，激光二极管阵列分为线阵列（LD Bar）和面阵列（LD Stack），分别如图1(a)和(b)所示，其中LD Bar的输出功率一般在数十瓦至百瓦量级，而LD Stack的输出功率一般在数百瓦乃至上千瓦。无论是单管LD还是LD Array，由其固有结构特点决定了半导体激光器具有光束发散角较大，输出光束光斑不对称，亮度不高等问题，给作为高功率光纤激光器泵浦源的实际应用带来很大困难和不便。一个较好的解决方法是将半导体激光耦合进光纤输出，这样既可以利用光纤的柔性传输，增加使用的灵活性，又可以从根本上改善半导体激光器的输出光束质量。 Fig.1 （a）LD Bar 和（b）LD Stack 大功率半导体激光器阵列光纤耦合技术作为一项高新技术，具有很高的技术含量，涉及半导体材料、纤维光学技术、微光学技术、微精细加工技术和耦合封装技术等关键单元技术。目前为止，大功率半导体激光器阵列光纤耦合技术主要采用两条技术路线：光纤束耦合法和微光学系统耦合法。下面将主要以LD Bar 光纤耦合技术为例，就该两种方法进行详细阐述。 2．大功率半导体激光器阵列光纤耦合技术 2．1光纤束耦合法 光纤束耦合法（又称光纤阵列耦合法）是早期使用的一种光纤耦合技术，具有结构简单明了、耦合效率高、各发光元的间隙不影响整体光束质量和成本低等优点。该方法通过微光学系统将LD Bar各个发光单元发出的光束在快轴方向进行准直和压缩后，与相同数目的光纤阵列一一对应耦合，然后通过光纤合束在
光纤光学与半导体激光器的电光特性实验
光纤光学与半导体激光器的电光特性实验 上个世纪70年代光纤制造技术和半导体激光器技术取得了突破性的进展。光纤通信具有容量大、频带宽、光纤损耗低、传输距离远、不受电磁场干扰等优点，因此光纤通信已成为现代社会最主要的通信手段之一。半导体激光器是近年来发展最为迅速的一种激光器。由于它的体积小、重量轻、效率高、成本低，已进入了人类社会活动的多个领域。 【实验目的】 1．了解半导体激光器的电光特性和测量阈值电流。 2．了解光纤的结构和分类以及光在光纤中传输的基本规律。 3．掌握光纤数值孔径概念、物理意义及其测量方法。 4．对光纤本身的光学特性进行初步的研究。 【实验仪器】 GX-1000光纤实验仪，导轨，半导体激光器+二维调整，Array三维光纤调整架+光纤夹，光纤，光探头+二维调整架，激光功 率指示计，一维位移架+十二档光探头（选购），专用光纤钳、 光纤刀，示波器，音源等。如右图所示。 1．设备参数： （1）半导体激光器类型：氮化镓，工作电流：0-70mA，激 光功率：0-10mW，输出波长：650nm； （2）总输出电压为3.5-4V，考虑保护电路分压，所以管芯 电压降为2.2V。 （3）光纤损耗率：每千米70%，实验所用光纤长度：200m，计算损耗为93.1%，如激光输出功率为10mW，除去损耗后激光输出的总功率：9.31mW，（计算耦合效率时用到）。 （4）信号源频率可用范围:10KH Z-300KH Z。 2．主机功能 实验主机面板如下图 主机主要由3部分组成：电源模块、发射模块、接收模块。 (1)电源模块主要是为半导体激光器和主机其它模块提供电源。由3部分组成：
①表头：三位半数字表头，用于显示半导体激光器的平均工作电流。该电流可通过表头下的 电位器进行调整。 ②电源开关：220VAC电源开关。 ③电流调节旋钮：半导体激光器的工作电流调整钮。 (2)发射模块主要功能为半导体激光器工作状态和频率参数的控制。内含一频率可调的矩形波发 生器、一个频率固定的矩形波发生器和模拟信号调制电路。 ①功能状态选择钮：用于选择半导体激光器的工作状态。直流档：半导体激光器工作在直流 状态。脉冲频率档：半导体激光器工作在周期脉冲状态下。输出的激光是一系列的光脉冲，且频率可 调。调制档：激光器工作在周期脉冲状态下，但频率固定，脉冲宽度受外部输入的音频信号调制。 ②脉冲频率旋钮：用于调节脉冲信号的频率。 ③输出插座：三芯航空插座。连接半导体激光器。 ④输出波形插座：Q9插座。接示波器，用于观察驱动激光器的波形。 ⑤音频输入插座：3.5mm耳机插座。连接音频信号源——单放机。 ⑥音频输入波形插座：Q9插座。接示波器，可用于观察音频信号波形。 (3)接收模块主要功能为光信号的接受、放大、解调和还原。内含光电二极管偏置驱动、高频放 大、解调、音频功放电路和扬声器等。 ①输入插座：Q9插座。连接光电二极管。用于探测光脉冲信号。 ②波形插座：两个Q9插座。可分别接示波器，观察波形。前一个为解调前的脉冲信号波形， 后一个为解调后的模拟音频信号波形。 ③扬声器开光：用于控制内置扬声器的开和关。在主机后面板上。 ： 3. OPT-1A型激光功率指示计是一种数字显示的光功率测量仪器，采用硅光电池作为光传感器，针对650nm波长的激光进行了标定，用于测量该波段的激光功率。如图： (1)前面板 ①表头 ：3位半数字表头，用于显示光强的大小。 ②量程选择钮：分为200uW、2mW、20mW、200mW四个标定量程和可调档；测量时尽量采用合适 的量程，如测得的光强为1.732mW，则采用2mW量程。可调档显示的是光强的相对值。 ③调零：调零时应遮断光源，旋动调零旋钮，使显示为零，调零完毕。 (2)后面板 ①电源开关按钮：电源开关（220VAC）。
光纤耦合器 光纤耦合器
光纤耦合器光纤耦合器（Coupler）又称分歧器（Splitter），是将光讯号从一条光纤中分至多条光纤中的元件，属于光被动元件领域，在电信网路、有线电视网路、用户回路系统、区域网路中都会应用到，与光纤连接器分列被动元件中使用最大项的（根据ElectroniCat资料，两者市场金额在2003年约达25亿美元）。光纤耦合器可分标准耦合器（双分支，单位1×2，亦即将光讯号分成两个功率）、星状／树状耦合器、以及波长多工器（WDM，若波长属高密度分出，即波长间距窄，则属于DWDM），制作方式则有烧结（Fuse）、微光学式（MicroOptics）、光波导式（WaveGuide）三种，而以烧结式方法生产占多数（约有90％）。烧结方式的制作法，是将两条光纤并在一起烧融拉伸，使核芯聚合一起，以达光耦合作用，而其中最重要的生产设备是融烧机，也是其中的重要步骤，虽然重要步骤部份可由机器代工，但烧结之后，仍须人工作检测封装，因此人工成本约占10～15％左右，再者采用人工检测封装须保品质的一致性，这也是量产时所必须克服的，但技术困难度不若DWDMmodule及光主动元件高，因此初期想进入光纤产业的厂商，大部分会从光耦合器切入，毛利则在20～30％。国外业者有JDS、E-Tek、Oplink、Gould等，目前都已直接在大陆设厂生产耦合器跳线先说配线架吧，就是外线（电信线路）和内线进行交换为了方便管理而设的线路管理的机架。通常外线是架好不用动的，内现在表层，员工调了位置或人员流动时就要对号码或分机进行相应的移动，这就是跳线。跳线，实际上就是将用户的端口在交换机上（网络）和配线架上（语音）做一个调整，但现在的弱电几乎都是在配线架上面完成，网络和语音都在一块的，这就是网管的基本工作。另外顺便说一句，现在还有一种光纤跳线，在配线架上面用的，俗名也叫跳线/尾纤，呵呵。 尾纤尾纤又叫猪尾线，只有一端有连接头，而另一端是一根光缆纤芯的断头，通过熔接与其他光缆纤芯相连，常出现在光纤终端盒内，用于连接光缆与光纤收发器（之间还用到耦合器、跳线等）。跳线，就是两端有连接头（如ST、SC、FC、MTRJ等等）的一段线缆（有光纤跳线、双绞线跳线及其他铜缆跳线等），作用是直接连接两个标准接口设备互连1、图解交换机设备的级联双绞线端口的级联级联既可使用普通端口也可使用特殊的MDI-II端口。当相互级联的两个端口分别为普通端口（即MDI-X）端口和MDI-II端口时，应当使用直通电缆。当相互级联的两个端口均为普通端口（即MDI-X）或均为MDI-II端口时，则应当使用交叉电缆。无论是10Base-T以太网、100Base-TX快速以太网还是1000Base-T千兆以太网，级联交换机所使用的电缆长度均可达到100米，这个长度与交换机到计算机之间长度完全相同。因此，级联除了能够扩充端口数量外，另外一个用途就是快速延伸网络直径。当有4台交换机级联时，网络跨度就可以达到500米。这样的距离对于位于同一座建筑物内的小型网络而言已经足够了！1．使用Uplink端口级联现在，越来越多交换机（Cisco交换机除外）提供了Uplink端口（如图1所示），使得交换机之间的连接变得更加简单。图1Uplink端口Uplink端口是专门用于与其他交换机连接的端口，可利用直通跳线将该端口连接至其他交换机的除Uplink端口外的任意端口（如图2所示），这种连接方式跟计算机与交换机之间的连接完全相同。需要注意的是，有些品牌的交换机（如3Com）使用一个普通端口兼作Uplink端口，并利用一个开关（MDI/MDI-X转换开关）在两种类型间进行切换。图2利用直通线通过Uplink端口级联交换机. 2．使用普通端口级联如果交换机没有提供专门的级联端口（Uplink端口），那么，将只能使用交叉跳线，将两台交换机的普通端口连接在一起，扩展网络端口数量（如图3所示）。需要注意的是，当使用普通端口连接交换机时，必须使用交叉线而不是直通线。图3利用交叉线通过普通端口级联交换机光纤端口的级联由于光纤端口的价格仍然非常昂贵，所以，光纤主要被用于核心交换机和骨干交换机之间连接，或被用于骨干交换机之间的级联。需要注意的是，光纤端口均没有堆叠的能力，只能被用于级联。1．光纤跳线的交叉连接所有交换机的光纤端口都是2个，分别是一发一收。当然，光纤跳线也必须是2根，否则端口
高功率光纤耦合半导体激光器失效分析
光纤耦合半导体激光器失效模式分析 摘要：高功率半导体激光器在商用领域的应用越来越广泛，许多半导体激光厂家越来越重视商用激光市场，因此多年来以IPG为主要供应商的市场格局正逐步被打破，国内从2010年开始就有供应商开始生产光纤耦合激光器。经过几年的经验积累，光纤耦合的单芯片封装技术已趋于成熟。本文主要结合实际工作分析光纤耦合半导体激光器出现的各种失效模式和原因，仅供同行参考。作者认为，在中国仍未掌握芯片生产技术的前提下，激光厂家唯有选择优质的光纤和透镜组件，不断优化制造工艺和提高产品的可靠性，才能从国人所诟病的山寨大军中脱胎换骨，成为终端用户信赖的激光器件提供商，才能成为成为行业的领先者。 关键字:光纤镀膜，激光器，耦合效率，芯片COD，光纤燃烧，裸光纤端面研磨清洗, 增透膜，高透高反膜 （一）半导体激光器尾纤耦合工艺 光纤耦合半导体激光器的工艺是先使用一个柱面透镜准直快轴发散角（慢轴角度较小，短光程不需准直），再把准直后的激光耦合入一根多模尾纤(图1.)。这种看似非常简单的原理应用在大批量生产上并不容易，因为其中光纤移动的几何空间是微米级别，照射在柱面透镜或者光纤端面的激光功率密度达到兆瓦/平方厘米，十分容易出现失之毫厘，差之千里的结果。影响激光耦合效率有多方面的因素，例如芯片出光孔径大小，快慢轴角度，模块散热效果，柱面透镜加工精度和光纤端面镀膜质量等。 图 1.单芯片半导体激光器光纤耦合示意图 （二）常见光纤耦合半导体激光器失效模式 高功率光纤耦合半导体激光器器件最常见的失效模式如图2，其中芯片端面光学损伤（COD: catastrophic optical damage）超过60% ，耦合效率偏低次之。下文将针对各种失效模式进行逐一分析。 图 2.单芯半导体激光器失效模式（光纤耦合模块）
STFB系列光纤耦合半导体激光器
STFB系列光纤耦合半导体激光器 高功率、高亮度半导体激光器，主要用于医疗、打标头泵浦和材料加工。 SMA905接头便于光纤连接。 热沉热传导，风冷，免去笨重的水冷。 已安装两个温度传感器(NTC/PT100) 可以附带红光指示和输出功率监测，也可以供应相应传输光纤。 光学参数 连续激光功率(W) 30 32 中心波长λ(nm) 805-810, 915, 940, 975-9801 波长偏差(nm) ±10 (±3, ±2)2 谱宽(FWHM) (nm) < 5 (<4)2 波长温漂λ3 (nm/K) ~0.3, ~0.35, ~0.4 光纤参数 光纤芯径(um) 200 400 数字孔径NA 0.22 光纤接头SMA905 电气参数 典型工作电流(A) 40 40 最大工作电流(A) 50 50 极限电流(A) 60 60 典型阈值电流(A) 5 - 8 典型系列(%) 42 44 典型斜效率(W/A) 0.7 – 1.0 工作电压(V) < 2 反向电压(V) < 2 热参数
STFB xxx F-xxxx - xxxx - xxxx - xxxx - xxx 输出功率光纤芯径中心波长波长偏差监测二极管红光指示 30W 32W 200um 400um 808, 806, 807, 808, 809, 810, 915, 940nm T0=±10nm T2=±2nm T3=±3nm M0=不含监测二极管 M3=含监测二极管 P0=不含红光指示 P2=含红光指示 例子：STFB30F200-980-T3M3P0，30W光纤耦合半导体激光器，980nm波长，波长偏差±3nm，光纤芯径200um，含监测二极管，不含红光指示。
带尾纤激光器(光纤激光器)
上海磐川光电科技有限公司 带尾纤激光器（光纤激光器） 产品说明书
专业术语：带尾纤激光器 俗称：光纤激光器,尾纤激光模组, 通讯光纤激光头 产品特点：*半导体激光管芯； *智能调制电路； *高效透过率光学系统； *低功耗，高效能光功率输出； *光斑模式TEM； 应用领域：光纤通讯，特殊环境下工业标线定位，防伪检测，机械、石材切割金属锯床、SMT/电路板的对刀、标线、定位、对齐等
带尾纤激光器的特点利用激光器的单色性好、相干性好、方向性好以及高亮度之外，光纤头可弯曲灵活性号，准直性高，光斑很小是其最大特点，可以广泛应用于光纤通讯、工业检测、工业机械、数控设备、电动工具、工程施工、建筑装璜、印刷、纺织服装、切割焊接等领域的激光定位、激光标线、激光水平、激光垂准、激光指示仪以及激光娱乐照明等；.方便快捷、直观实用、易于安装、稳定可靠，可以提高工作效率，降低人力和生产时间的成本，提高工作精确度。 激光光斑效果
（工业应用场合） 售后服务 产品提供一年质保，三年保修。 使用注意事项 1）使用应注意相关的激光使用安全规定，不能直射人眼； 2）激光器中半导体激光管属静电敏感器件，应遵守相关的静电防护规定。测试和使用环境应保证没有静电； 3）电源线请勿用力拽拉； 4）电源电压不要超过DC 5 V，最好选用激光器专用直流稳压电源供电，“+”（红线）、“?”（黑线）极性绝对不可接反； 5）激光器通电时，“+”（红线）、“?”（黑线）极电源线绝对不可短路，以免烧毁激光器； 6）自制稳压电源请注意消除浪涌脉冲电压电流，稳压5V或<5V将延长使用寿命，避免在各种浪涌脉冲较大的场合中使用激光器； 7）激光器人为损坏或私自拆开激光器后不予保修
半导体激光器和光纤的耦合
半导体激光器和光纤的耦合 高树理 (西安建筑科技大学理学院,西安710055) 摘要:半导体激光器与光纤的耦合是提高EDFA性能的关键技术之一,论文详细分析光纤与半导体激光器耦合的各种方法,最后总结出了提高耦合效率的研究方向。 关键词:光纤;半导体激光器;耦合效率 中图分类号:TN248文献标识码:A文章编号:1008-8725(2010)02-0028-03 Coupling of Semiconductor Laser with Fiber GAO Shu-li (College of Science,Xi c an University of Archi tecture&Technology,Xi c an710055,China) Abstract:The coupling of semiconductor laser with fiber is a key technology to obtain EDFA with high perfor-mance.Methods of c oupling of semiconduc tor laser with fiber are analyzed in the paper.The direction of re-search to improve the coupling efficiency is summarized at last. Key words:fiber;semiconductor laser;the coupling efficiency 0引言 近年来,半导体激光器与光纤的耦合技术得到了迅速发展,而且日趋成熟。按照半导体激光器与光纤之间是否存在光学元件,将耦合方式分为两种,即直接耦合与间接耦合。因为LD 和平面光纤的耦 图2T2中断服务程序流程图 5结束语 文章讨论了传统频率测量方法的原理及误差。 在此基础上,对多周期同步测频技术的原理及其误 差进行了详细分析。由于多周期同步测频技术的测 量精度与被测信号的频率无关,实现了整个测量频 段内的等精度测量,消除了M法中对被测脉冲信号 的计数量化误差,克服了M P T法中高低频两端精度 高而中界频率附近测量误差最大的缺陷。提出了基 于AT89C52实现多周期同步测频方法,利用T2的捕 捉功能和外部中断产生与待测信号同步的闸门时 间,通过T2的定时功能实现了时基信号与待测信号 的同步计数,使得系统只用一个定时器P计数器T2 就实现了多周期同步测频技术,该系统软硬件结构 简单,具有较高的测量精度和较短的系统反应时间。 参考文献: [1]尹克荣.智能仪表中的频率测量方法[J].长沙电力学院学报, 2002,17(1):74-76. [2]章军,张平,于刚.多周期同步测频测量精度的提高[J].电测与 仪表,2003,40(6):16-18. [3]王连符.测频系统测量误差分析及其应用[J].中国科技信息, 2005. [4]李全利.单片机原理及应用技术[M].北京:高等教育出版社, 2001. [5]李群芳,黄建.单片微型计算机与接口技术[M].北京:电子工 业出版社,2002. [6]孙传友,孙晓斌,汉泽西,等.测控系统原理与设计[M].北京: 北京航空航天大学出版社,2002. (责任编辑王秀丽) 收稿日期:2009-12-04;修订日期:2009-12-22 作者简介:高树理(1983-),男,西安人,硕士研究生,助教,现在西安建筑科技大学从事光纤激光器的研究工作,E-mail: gaoshuli1983@https://www.360docs.net/doc/4e14634242.html,。 第29卷第2期 2010年2月 煤炭技术 Coal Technology Vol129,No102 Feb,2010
高功率光纤耦合半导体激光器
STV-DLF系列高功率光纤耦合半导体激光器 STV-DLF是一款高功率光纤耦合半导体激光器，可以有多种输出功率、波长和光纤直径的组合。客户可以单独选择激光器或者集成了激光器和外围设备的交钥匙系统。 半导体激光器单元包含一个高功率、半导体激光器阵列和光学元件，激光器束可以高效率的耦合进入可分离和互换的单模阶跃光纤中。光纤直径范围从600微米到1200微米，输出功率从300W到数千瓦，光纤长度可以到50米或者更长，非常适合远程灵活的功率传输。 我们可以为客户量身定做诸如激光焊接、熔覆、切割和高速扫描处理系统，系统里也可以集成定位红光和监控传感器如照相机和测量锥。高度集成的激光器，保证了最少的安装时间和最大的生产时间。除此之外，我们还有很多控制器可以让客户根据需求选择，其中就包括微处理器，基于电脑的控制单元，我们也可以帮助客户集成标准的工业控制器。整个系统可以单机工作，也可以多机同时工作。 光纤耦合可以直接传输均匀激光束到工件上的任意位置，减少了直接安装半导体激光器在机器人手臂上而带来的成本增加、复杂性和危险性。 特点： 便于产线集成 光纤耦合，最高功率可以到4500W 结构灵活，便于伸缩 内部水流监控 工业级别安全光纤 长寿命 方便用户操作 紧凑便携 可靠高效 售后服务最小化 应用： 塑料焊接 激光熔覆 铜焊 硬化和热处理 泵浦光纤或者固体激光器 可选配置： 交钥匙系统集成 客户化或者下架光学系统和各种应用 指示光 方形光纤 脚踏操作 远程控制 远程网络控制
技术指标： 型号STV-DLF-500 STV-DLF-1000 STV-DLF-3000 STV-DLF-6000 最大输出功率(W) 500 1000 3000 6000 波长(nm) 808,915,940,980 808,915,940,980 808,915,940,980 808,915,940,980 波长数目 1 1 4 4 光纤芯径(um) 400,600,1000 600,1000 600,1000 1000 光纤长度5m 标准长度, 其他长度可以定做 光纤终端QBH QBH QBH QBH 外部水冷 温度(℃) 10 10 10 10 流量(GPM) 4 4 6 6 控制 客户界面 (GUI) 触摸屏触摸屏触摸屏触摸屏 外控接口安全互锁，数字I/O，模拟量功率控制（0-10V），网络 箱体 交钥匙系统机构标准 19” rack 标准 19” rack NEMA12 NEMA12 （产品图片1）
高亮度光纤耦合泵浦激光器的发展
高亮度光纤耦合泵浦激光器的发展 摘要：文章将就nlight公司不断发展的高亮度激光二极管模块作一个报告。这些模块以nlight公司PearlTM产品平台为基础，在输出功率、亮度、波长稳定、波长性能方面显示突出优势。该系统基于十四个单管激光器，采用空间光聚焦方式将激光耦合到光纤芯径为105μm，数值孔径NA小于0.14的光纤。我们目前实现了超过100W的光功率在波长为9xx nm的二极管亮度超过了20MW/cm2-str,运行效率大约50%。另外结果也显示了超过70W的光耦合在8xx nm。也展示了在波长14xx nm和更长的波长有卓越的纪录的光纤耦合技术，其中功率超过15W，7.5mm-mrad的光束质量。这些高亮度，高效率，高波长稳定性的成果显示了下一代固体激光和光纤激光器所需的泵浦技术。 关键词：光纤耦合二极管激光器、高亮度。 1.介绍 高亮度光纤耦合二极管激光器打开了二极管激光器在工业和泵浦应用上新的应用领域。nLIGHT公司已展示了具有优越亮度的设备应用在各种工业和泵浦应用中。 在Photonics West 2009 展会上nLIGHT公司介绍了高亮度光纤耦合激光器二极管模块，展示了超过100W光功率耦合进105μm，0.15 NA的光纤，相对应的亮度超过20 MW/cm2-str1。本文着重介绍了这项技术的应用在泵浦模块从79x 到15xx nm。一如往常，这些设备都是基于nLIGHT公司高功率大面积单管结构的专利，即自由空间组合的一个简洁和廉价的方法2。这种方法保留了激光二极管的功率和高亮度，造就具有最佳亮度和效率的设备。 2.高亮度泵浦激光器应用 对高亮度的激光模块结构发展的几点注意事项。首先，平台和工具必须与波长无关，使其适用于整个频谱激光二极管。其次，光设计的效率应尽可能高。最后，激光二极管模块的可靠性，必须充分被评估和验证。 nLIGHT公司的高亮度激光二极管模块最初是为泵浦光纤激光器而研制。更高亮度泵浦源能够使更高功率的光纤激光器通过其性能空间地耦合更大数量的泵浦和更有效的将它们耦合到光纤中。脉冲光纤激光器也需要高亮度泵浦模块，以减少有源光纤长度和相应光纤的非线性。在脉冲光纤激光器设法处理好非线性以使激光器脉冲长度更短和峰值功率更高。 过去几年我们致力于解决泵浦应用包括以下几点：
第二类光纤耦合封装OFP技术
第二类光纤耦合封装OFP技术 最近几年来，高功率半导体激光器越来越多地为许多应用也生产，如直接的材料处理、光纤激光和放大器泵浦、自由空间光通讯、印刷和医疗等。这些首要归功于激光器结构设计的发展、半导体材料和可靠的封装技术。特别是，半导体激光器的封装使得激光器件能工作于高墙插效率，提高稳定性能并节省使用者的使用成本。尽管最近几年来获得的种种进展，但封装、测试及稳定性能等依然占据光纤耦合输出的半导体激光器的大量成本。我们开发的新半导体激光耦合设计和工艺使得低成本、高可靠性的半导体光纤激光器耦合变成可能，同时也使得可以使用自动化大批量得机器封装。 本文里，我们讨论一款现有的小管脚封装、高亮度、4w、100um、0.15NA光纤输出的半导体激光器的热建模。这种封装方式非常适合于那些对稳定性要求高过于用胶和阵列封装方式的半导体激光器。图1显示这种封装的尺寸和外观(OFP). 图1:外观尺寸 这种光学平面封装设计的主要优点如下： 1. 小尺寸 2. 可垂直叠装 3. 无流质和胶 4. 完全密封 5. 低热效应 6. 低成本 7. 高功率(>6W 光纤输出) 所有的封装过程是在无流体环境中进行的。这种是一种无胶的密封封装，使激光器的运行可靠性很高。使用材料和封装程序的节省，减低了可观的封装成本。这种封装因消除了
所有非垂直装配步骤，使得自动化封装带光纤耦合输出得半导体激光器成为可能。其他特点包括固定的无源连接部分和集成的光纤耦合等。 激光器到光纤的耦合是采用楔型透镜光纤。这种造型只需要单步光纤对准。这种光纤采用Au/Sn焊接固定在一个非常强健、稳定和具有保护性能的附件上。我们做了大量的热建模来分析理解这种结构的机械和热变形对光纤位置和耦合效率的影响，并且在设计中适当地加入合适的材料和工艺过程。 典型的光纤输出LI曲线，10pcs OFP-4的实际测试结果如图2。所有这些激光器样品是采用100um反射面，耦合到105/125um 纤芯/包层，0.22NA光纤中。指标显示在输入为6A 时获得4W的激光功率输出。光纤未采用AR镀膜时，耦合效率大约是85%。 图2: 光纤输出光功率- 电流图，10pcs 光学平面封装，光纤105um, 0.22NA. 虽然这种OFP封装并不是严格按照高功率应用的电信标准进行设计，仍然有很多用户对这种高功率封装的Telcordia感兴趣。我们已经做了很多遵照GR-468标准的测试，来帮助我们理解这种封装的边际应用条件。OFP封装已经通过了以下Telcordia GR-468 的机械性能测试： 1. 震动: PASS 2. 温度循环: PASS 3. 光纤抗拉: PASS OFP正在进行加速老化测试，以获得寿命数据和FIT率。其他的有关密封技术也正在开发之中。我们也同时在进一步改善封装设计以获得不同的平板式半导体激光器并提高出纤功率。 后注：目前我公司提供的高可靠性6W光纤输出的半导体激光器，被誉为半导体封装的第二类技术，产品已广泛用于光纤激光器、光纤遥感、光纤测距等领域。
直接半导体光纤耦合激光器的研究现状
直接半导体光纤耦合激光器 1、IPG光纤激光器原理 如下图1所示光纤激光器的工作原理如下：输入的三相电进入激光器主电源，转换成60VDC...75VDC的直流电，为泵浦激光二极管(半导体激光)供电泵浦光二极管输出980nm的泵浦光，泵浦光光纤耦合到有源光纤中，有源光纤掺杂了稀土元素镱离子Yb，镱离子Yb吸收980nm的泵浦光，其内层电子被激发到外层，外层电子不稳定，会回落内层，期间产生10701nm的光子，光子在光纤内被两个反射器件持续反射增强，形成激光输出。 图1 掺杂Yb稀土离子的双包层光纤泵浦示意图 IPG光纤激光器采用双向泵浦结构，可以将多个半导体(LD)泵浦模块耦合到一根光纤中，大大提高了激光输出功率，见下图2所示。 图2 IPG光纤激光器泵浦结构原理图 2、半导体激光器 半导体激光器又称激光二极管，是用半导体材料作为工作物质的激光器，并可采用简单的注入电流的方式来泵浦其工作电压和电流与集成电路兼容，因而可与之单片集成。并且还可以用高达GHz的频率直接进行电流调制以获得高速调制的激光输出。 半导体激光器可以采用注入电流泵浦的方式，直接将电能转化为光能输出，具有体积小、重量轻、运转可靠、耗电少、效率高等优点。上图3是半导体激光器的结构，通过直接电流注入的方式，使有源层中的载流子(空穴和电子)束缚在有源层中，实现粒子数翻转，当处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合时便产生受激发射产生激光。
图3 半导体激光结构 受到半导体器件尺寸的影响，单条半导体激光器很难做到千瓦级别，因此大功率半导体激光器通常由多个半导体激光发光单元通过一维阵列（bar）或多维阵列（stack）叠加而成，但是大口径光学系统在进行光束整形和聚焦时必定带来较大的像差，影响聚焦光斑的大小，因此提高半导体激光器的功率和改变光束质量是密不可分的。 下表1是不同类型的半导体激光器的结构类型，以及所报导的输出功率。 表1 不同结构的半导体激光器的类型以及输出功率
调制不稳定性和光纤耦合器
光纤耦合器中调制不稳定性 1、光纤耦合器 光纤耦合器是一种定向耦合器，是光波技术必不可少的一部分，通常用于与光纤光学有关的多种应用领域。目前其大部分应用只用到它的线性特性，但是近几年来随着光纤通信技术的发展，对其非线性特性的研究和应用也逐渐受到了越来越多人的关注，并成为当今光纤光学研究的一个热点。 1966年，高锟博士和Hockham发明了光纤，康宁公司于四年以后用化学气相沉积法制备了光纤，其损耗降低到了20dB/km，通过改进以后可以将损耗降低到了2 dB/km, 由于光纤损耗的降低以及光纤的放大器的发展，使光纤通信飞速发展。在这种背景下澳大利亚的York Inc.公司及欧美等研究所开始对光耦合器进行研究。在20世纪50年代初以前，那个时候的定向耦合器是以金属波导和同轴线路为基础的波导小孔耦合定向耦合器，其理论依据是Bethe小孔耦合理论，Cohn和Levy等人也做了很多贡献。而自1982年起，对于定向耦合器的非线性效应开始了研究，主要的应用是全光开关。对于现在的应用更是无可替代，在光网络，波分复用系统等光通信系统中发挥出重要的作用。 耦合器是光纤通信中一个非常重要的器件，能够实现光的分流与合流，广泛应用于光通信、光检测和光纤传感技术等领域：在通信领域，光纤通信网络试验和特性监视中，光信号的分合必须使用耦合器；在图像传输方面，一根光纤的光信号经耦合器可分配至多个用户；在波长多重传输系统和光放大器中，多波长光的分合也必须使用耦合器。耦合器可分为三大类，即半反镜或多层介质膜式光耦合器，光波导型(平面波导等)耦合器和光纤型耦合器。其中，最常见的是光纤耦合器。耦合器可分为三大类，即半反镜或多层介质膜式光耦合器，光波导型(平面波导等)耦合器和光纤型耦合器。其中，最常见的是光纤耦合器。 如果用具有很大磁化系数的绝缘材料制成两根波导，把两根波导相互靠近放在一起，就做成了最简单的耦合器；同理将两根光纤纤芯彼此靠近的放在一起可以制成两芯的光纤耦合器（也称定向耦合器），它是一种四端口器件(二输入和二输出端口)，其功能是实现光的分流与合流，光由一个输入端口输入，根据能量的不同直接祸合进两个输出端口或其中之一。 光纤耦合器(也称定向耦合器)，它是一种四端口器件(二输入和二输出端口)，其功能是实现光的分流与合流。光纤耦合器的物理机制可以理解为:当光纤芯部贴紧，经融熔延伸或研磨后，纤芯的闭光能力有所减弱，于是就有光向芯径外扩散现象产生，一根光纤中的光信号可以部分被耦合到其它光纤中去。光纤耦合部分存在着传播常数不同的对称或反对称两种模式，在入射端两模式同相位被激励。当一束光由光纤耦合器的一个纤芯入射时，因为不同的模式能量，两个纤芯中的光束，由于自相位调制(SPM)引起的相移也不同，在输出端光的耦合状态则取决于两模相差的重叠，结果，即使是对称的光纤耦合器因为非线性效应也表现出不对称性.实际上，这种情况与非对称光纤耦合器中的情况很类似。在非对称光纤耦合器中，不同的模传播常数引起两个纤芯间的相对相移，并阻碍了两者间全部能量的转移。因此，改变光耦合部分结构，控制模间相差便可获得任意耦合状态模式同相位被激励。 2、调制不稳定性
光纤耦合器的用途
光纤耦合器的用途 请问光纤耦合器的用途，还有光纤模块，光纤收发器，光纤跳线，光纤盒，光纤配线架，尾纤。及如何连接？ 光纤耦合器 光纤耦合器（Coupler）又称分歧器（Splitter），是将光讯号从一条光纤中分至多条光纤中的元件，属於光被动元件领域，在电信网路、有线电视网路、用户回路系统、区域网路中都会应用到，与光纤连接器分列被动元件中使用最大项的（根据ElectroniCat资料，两者市场金额在2003年约达25亿美元）。光纤耦合器可分标准耦合器（双分支，单位1×2，亦即将光讯号分成两个功率）、星状／树状耦合器、以及波长多工器（WDM，若波长属高密度分出，即波长间距窄，则属於DWDM），制作方式则有烧结（Fuse）、微光学式（Micro Optics）、光波导式（Wave Guide）三种，而以烧结式方法生产占多数（约有90％）。烧结方式的制作法，是将两条光纤并在一起烧融拉伸，使核芯聚合一起，以达光耦合作用，而其中最重要的生产设备是融烧机，也是其中的重要步骤，虽然重要步骤部份可由机器代工，但烧结之后，仍须人工作检测封装，因此人工成本约占10～15％左右，再者采用人工检测封装须保品质的一致性，这也是量产时所必须克服的，但技术困难度不若DWDM module及光主动元件高，因此初期想进入光纤产业的厂商，大部分会从光耦合器切入，毛利则在20～30％。 国外业者有JDS、E-Tek、Oplink、Gould等，目前都已直接在大陆设厂生产耦合器 跳线 先说配线架吧，就是外线（电信线路）和内线进行交换为了方便管理而设的线路管理的机架。通常外线是架好不用动的，内现在表层，员工调了位置或人员流动时就要对号码或分机进行相应的移动，这就是跳线。 跳线，实际上就是将用户的端口在交换机上（网络）和配线架上（语音）做一个调整，但现在的弱电几乎都是在配线架上面完成，网络和语音都在一块的，这就是网管的基本工作。另外顺便说一句，现在还有一种光纤跳线，在配线架上面用的，俗名也叫跳线/尾纤，呵呵。 尾纤 尾纤又叫猪尾线，只有一端有连接头，而另一端是一根光缆纤芯的断头，通过熔接与其他光缆纤芯相连，常出现在光纤终端盒内，用于连接光缆与光纤收发器（之间还用到耦合器、跳线等）。 跳线，就是两端有连接头（如ST、SC、FC、MTRJ等等）的一段线缆（有光纤跳线、双绞线跳线及其他铜缆跳线等），作用是直接连接两个标准接口 设备互连 1、图解交换机设备的级联 双绞线端口的级联 级联既可使用普通端口也可使用特殊的MDI-II端口。当相互级联的两个端口分别为普通端口（即MDI-X）端口和MDI-II端口时，应当使用直通电缆。当相互级联的两个端口均为普通端口（即MDI-X）或均为MDI-II端口时，则应当使用交叉电缆。