高功率光纤耦合半导体激光器(ST)要点
光纤激光器哪家的好,激光器品牌哪个好
光纤激光器哪家好，激光器品牌哪个好随着激光技术的不断发展，激光应用已经渗透到科研、产业的各个方面，在汽车制造、航空航天、钢铁、金属加工、冶金、太阳能以及医疗设备等领域都起到重要作用。
激光设备的核心就是激光器，我国各大激光设备企业不断地加大技术开发投入，虽然已经取得了一定的成就，各种激光设备实现国产化，达到国际领先水平，但是在主力激光器，超大功率激光器依然依赖进口，以致激光设备价格大幅度上涨，制约了我国激光加工产业的发展，另一方面，国外不少的激光加工企业看准中国激光加工的广大市场前景，纷纷入驻我国的沿海城市，冲击我国激光加工产业，国际竞争国内化。
光纤激光器哪家的最好下面总结目前市场上应用于工业制造领域的激光器主要企业，光纤激光器品牌：国内的是锐科、创鑫，国外的有美国相干，IPG，SPI，通快，JK laser （GSI的品牌子公司）等等，从质量上看，进口的光纤激光器比国产的要好些，而价格方面也贵些，主要看你们公司的预算在什么范围，对光纤激光器的出光率和耐用度有什么要求，需要根据自身设备来选择，适用就好！以供想采购激光焊接、激光切割、激光打标等企业提供相应的参考.排名不分先后。
美国光纤激光器哪家的好——相干（Coherent）公司相干公司成立于1966年，是世界第一大激光器及相关光电子产品生产商，产品服务于科研、医疗、工业加工等多个行业；秉承40年的激光制造经验和创新精神，致力于提供一流的商业化激光器，促进科学研究不断进步、生产制造行业生产力和加工精度的不断提高；其全球化的销售、客户服务和技术支持网络更为客户提供全球范围内的合作和服务。
相干公司能够提供更全面的激光器和激光参数测量产品，包括：氩/氪离子激光器、CO2激光器（10.6μm、9.4μm、调Q、可调谐、单频、THz源）、半导体激光器(375nm、405nm、635nm、780-980nm)、钛宝石连续可调谐激光器、准分子激光器、脉冲染料激光器、钛宝石超快激光器及放大器、半导体泵浦固体激光器（1064nm、532nm、355nm、266nm）、功率计、能量计、光束质量分析仪和波长计等。
光纤耦合器损耗多少正常
光纤耦合器损耗多少正常一、光纤损耗的标准电信工业联盟（TIA）和电子工业联盟（EIA）携手制定了EIA/TIA标准，该标准规定了光缆、连接器的性能和传输要求，如今在光纤行业中被广泛接受和使用。
EIA/TIA标准明确了最大衰减是光纤损耗测量时最重要的参数之一。
实际上，最大衰减是光缆的衰减系数，以dB/km为单位。
下图显示了在EIA/TIA-568规范标准中不同类型光缆的最大衰减。
二、如何计算光纤损耗若想检测光纤链路是否能正常运行，那么就需要计算光纤损耗、功率预算以及功率裕度，计算方式如下。
1、光纤损耗的计算公式在光纤布线中，经常需要在一条确定长度的线路上计算最大损耗。
光纤损耗计算公式：总链路损耗（LL）=光缆衰减+连接器衰减+熔接衰减（如果还有其他组件（如衰减器），可将其衰减值叠加）光缆衰减（dB）=最大光纤衰减系数（dB / km）×长度（km）连接器衰减（dB）=连接器对数×连接器损耗（dB）熔接衰减（dB）=熔接个数×熔接损耗（dB）如上述公式所示，总链路损耗是一段光纤内最坏变量的最大总和。
需要注意的是，以该种方式计算出的总链路损耗只是一种假设值，因为它假定了组件损耗的可能值，也就是说光纤实际的损耗取决于各种因素，损耗值可能会更高或更低。
2、下面以实际案例为例演示如何计算光纤损耗。
两栋建筑之间安装了单模光纤，传输距离为10km，波长为1310nm。
同时，该光纤拥有2个ST连接器和1个熔接头。
光缆衰减——根据上述的标准表格，波长为1310nm的室外单模光缆的最大衰减值为0.5dB / km，因此光缆衰减值为0.5dB / km×10km=5dB。
连接器衰减——因为使用了2个ST连接器，而每个ST连接器的最大损耗为0.75dB，因此连接器衰减为0.75dB×2=1.5dB。
在实际计算中，连接器的插损可参考供应商提供的规格值。
熔接衰减——在TIA/EIA标准中规范了，熔接的最大损耗为0.3dB，因此熔接衰减为0.3dBx1=0.3dB。
光纤通信答案
1.1.光纤通信：以光波为载频，以光纤为传播媒介的通信方式。
2.工作区域：近红外区，波长0.8～1.8μm ，对应的频率为167～375THz 。
3.光纤通信的优点：传输频带宽，通信容量大；损耗低，中继距离远；抗电磁干扰能力强，无串话；保密性好；光纤细，光缆轻；资源丰富，节约有色金属和能源；经济效益好；抗腐蚀、不怕潮湿。
4.光纤通信系统结构图及各部分作用：电端机对来自信源的信号进行处理，如模/数变换、多路复用处理。
光发送机吧输入电信号转换为光信号，并用耦合技术把光信号最大限度地注入光纤线路。
光纤光缆把来自光发送机的光信号以尽可能小的畸变和衰减传输到光接收机。
2.1光纤结构：折射率较高的纤芯、折射率较低的包层和外面的涂覆层。
2.光纤的分类及每类光纤的特点：按光纤中传输的模式数量，分为多模光纤（芯径大，容易注入光功率，可以使用LED 作为光源。
但存在模间色散，只能用于短距离传输）和单模光纤（单模光纤只能传输基模，它不存在模间时延差，色散小，这对于高码速长途传输是非常重要的。
但是芯径小，较多模光纤而言不容易进行光耦合，需要使用半导体激光器LD 激励）。
按光纤截面上折射率分布，阶跃型（光纤纤芯及包层的折射率都为一常数，为满足全反射条件，纤芯的折射率高于包层的）和渐变型（减少了模式色散，提高光纤带宽，增加传输距离）。
按ITU-T 建议分类，G.652光纤：在1310 nm 工作时，理论色散值为零。
在1550 nm 工作时，传输损耗最低。
G.653：零色散点从1310 nm 移至1550 nm ，同时1550 nm 处损耗最低。
G.654：纤芯纯石英制造，在1550 nm 处衰减最小(仅0.185dB/km)，用于长距离海底传输。
G.655：引入微量色散抑制光纤非线性，适于长途传输。
3.制造光纤的两种方法：直接熔化法、汽相氧化法。
4.光纤的两种传输原理方法：波动理论法，射线法。
5.光纤的光学特性：光纤的光学特性有折射率分布、最大入射角、最大理论数值孔径、模场直径及截止波长等。
半导体激光to封装
半导体激光to封装介绍半导体激光器是一种将电能转化为光能的器件，具有小尺寸、高效率和长寿命等优点，因此在通信、医疗、工业等领域得到广泛应用。
然而，半导体激光器的裸片形式无法直接应用于实际工程，需要进行封装才能满足实际需求。
本文将深入探讨半导体激光器从裸片到封装的过程。
裸片制备在进行半导体激光器封装之前，首先需要制备裸片。
裸片制备的过程包括以下几个关键步骤：1. 衬底选择选择合适的衬底材料对于裸片制备至关重要。
常用的衬底材料有砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）等。
不同的衬底材料具有不同的物理性质和应用特点，需要根据具体需求进行选择。
2. 外延生长外延生长是制备裸片的关键步骤之一。
通过外延生长技术，可以在衬底上沉积出具有特定结构和组分的半导体材料。
外延生长技术包括金属有机化学气相外延（MOCVD）、分子束外延（MBE）等。
3. 结构定义在外延生长之后，需要进行结构定义，即使用光刻和蚀刻技术将所需的结构图案转移到外延层上。
结构定义的准确性和精度对于后续工艺步骤的成功至关重要。
4. 加工和测试加工和测试是裸片制备的最后两个步骤。
在加工过程中，通过刻蚀、沉积、光刻等工艺，将外延层加工成所需的器件结构。
测试过程中，对器件进行电学和光学测试，以验证其性能和品质。
封装技术裸片制备完成后，需要进行封装才能应用于实际工程。
半导体激光器的封装技术包括以下几种常见方式：1. 焊接封装焊接封装是一种常见的封装方式，通过将裸片与封装底座焊接在一起，实现器件的封装。
焊接封装具有结构简单、可靠性高的优点，适用于大规模生产。
2. 焊接与球栅封装焊接与球栅封装（WLP）是一种先进的封装技术，主要应用于集成度较高的半导体器件。
WLP封装将裸片直接焊接在封装底座上，并使用微小的球栅连接器进行电连接，具有尺寸小、功耗低等优点。
3. 光纤耦合封装光纤耦合封装是将半导体激光器与光纤进行耦合，实现光信号的传输和接收。
光纤耦合封装具有灵活性高、可靠性好的特点，广泛应用于通信领域。
半导体激光器的模式及特性
激光器发射光功率
p
激光器辐射的光功率 激光器消耗的电功率
VjI
Pex I 2Rs
激光器结电压
激光器串联电阻
注入电流
4.2.6 半导体激光器的基本特性
3.激光器效率 (b)内量子效率
内量子效率I=
有源区内每秒钟产生的光子数 有源区内每秒钟注入的电子-空穴对数
(c)外量子效率
外量子效率ex= 有源区内每秒钟发射的光子数
4.2.6 半导体激光器的基本特性
5.光谱特性
(1) 峰值波长 在规定输出光功率时，激光光谱内强度最大的光谱波长被定 义为峰值波长。
(2)中心波长
在光源的发射光谱中，连接50％最大幅度值线段的中点所对 应的波长称为中心波长
(3)谱宽与线宽 包含所有振荡模式在内的发射谱总的宽度称为激光器的谱宽； 某一单独模式的宽度称为线宽。
激光器组件是指在一个紧密结构中（如管壳中），除激光二极管（LD） 芯片外，还配置其他元件和和实现LD工作必要的少量电路块的集成器 件。主要包括：
(1)光隔离器：其作用是防止LD输出的激光反射，实现光的单向传输。 位于LD的输出光路上；
(2)监视光电二极管（PD）：其作用是监视LD的输出功率变化，通常用 于自动功率控制。位于LD背出光面；
64 56
80o 40o 0
40o 80o
角度
垂直于结平面方向
I =80mA 72
64 60
56
40o 20o 0
20o 40o
角度
平行于结平面方向
4.2.5 半导体激光器的模式
2．纵模的概念与性质
4.2.5 半导体激光器的模式
1)纵模数随注入电流变化
当激光器仅注入直流电流时， 随注入电流的增加纵模数减少 。
光纤耦合
MATLAB
中 文 论 坛 与 作 者 交 流
【分析】 对于这种半导体激光器，从式(4.111)可得B(θ = 7.5◦ , φ = 0◦ ) = B0 (cos 7.5◦ )L = 0.5B0 ，于是可以求解L，在MATLAB中作出水平方向图。程序代码如下：
1 2 3 4 5 6 7 8
N = 1000; theta = linspace(-pi/2,pi/2,N); B1 = cos(theta); L = log(0.5)/log(cos(7.5/180*pi)); B2 = cos(theta).ˆL; polar(theta,B1) hold on polar(theta,B2,’--r’)
182
MATLAB
中 文 论 坛 与 作 者 交 流
图 4.20
光源耦合进光纤的光功率示意图
。
光纤端面在光源发射面中心之上并且其位置尽可能靠近光源。耦合光纤的光功率可以用 下面的关系式计算： ∫ ∫ P = As dAS Ω f B(AS , ΩS )dΩS ] (4.112) ∫r ∫2π [∫2π ∫θmax B ( dθS rdr = 0m 0 θ , φ ) sin θ d θ d φ 0 0
式中，PF 为耦合进光纤的光功率； PS 为光源发射出的全部光功率。发射效率或耦合效率取决 于和光源连接的光纤类型和耦合实现的过程，例如是否采用透镜或其他耦合改进方案。 实际上，许多光源供应商提供的光源都附带一小段长度（1m或更短）的光纤，以便使其 与光纤链接过程总是处于最佳功率耦合状态，这段短光纤通常称为“尾纤”或“跳线” 。因 此，对于这些带有尾纤的光源与光纤的耦合问题提可以简化成为一种简单形式：即从一根光 纤到另一根光纤的光功率耦合问题。在这个问题中，需要考虑的因素包括光纤的类型（单模 光纤或多模光纤） 、纤芯尺寸、数值孔径、纤芯折射率分布、光纤位置偏差等。
高功率脉冲激光对阶跃折射率多模光纤损伤机理
（ 采用 Ｎｄ ＹＡＧ脉 冲激 光 ， 宽 １ ｓ［ ］ 测量 了光 纤 的损 伤 阈值 ， 现光 纤 初始输 入 段容 易发 生 损 伤 ， 未 ： 脉 ３ｎ ）３ ， 发 但
给 出其 损伤 机理 。本 文探讨 了 激光诱 导光 纤损伤 机理 ， 主要包 括光纤 端 面损 伤机理 分析 、 应力 引起光纤 损伤 机
输 入初始 段 、 纤弯 曲部分 、 纤输 出端 面 等 ， 图 １所示 。 光 光 如
损 伤部位 的不 同 ， 激光损 伤机理 也有 所不 同 ， 但根本 原 因是
ｄ ｍａ ｅ ａ ｇ ｄ ｍａ ｅ ａ ｇ
此损 伤 部位处 激光功 率密 度过 高 或 者 能量 积 累 严 重 ， 引起
学 院上海光 学精 密机械研究 所 （ 采用 Ｘｅ １ Ｃ 准分 子高峰值 功率 脉 冲激 光 ， 脉宽 ６ ｓ Ｌ 进行 了相 关 的激 光诱 导 Ｏｎ ）２
光纤 损伤实验 研究 ， 出了有 意义 的数 据 ， 是对 光 纤损 伤机 理 分 析不 够 。 国外 主要 是美 国 的 Ｓ ｎ ｉ 验 室 得 但 ａｄ ａ实
光 纤 的端 面激光损 伤 主要 包括 电子雪 崩击穿效 应 、 电效 应 、 作用 、 光 热 多光子 吸收效 应 和 自聚 焦效 应 等 多
种机理 。引起 光纤端 面损 伤的主 要原 因是 激光功 率密度 过 高 ， 高功 率 激光 引起 的光 纤端 面 损伤 主 要是 由于 而 强 电场 引起 电子雪崩击 穿 。在雪 崩 电离 中导带 电子获得 激光 能量 ， 化 为 动能 ， 固体 晶格 碰撞 电离后 放大 ， 转 在 发 生 的冲击 电离将另外 一个 电子 带入 导带 ， 形成 光学击穿 。冲击 电 离最终 造成 电子雪崩 电离 ， 雪崩之后 的 电子 密度显 著增 大 ， 导致最 后材 料完全 吸 收了 激光辐射 ， 从而造 成光纤 端 面 的损伤 ， 由于 电场 加强效 应 ， 崩 电离容 雪 易发 生在端 面的 凹点 、 瑕疵 、 伤痕 等 附近 。表面 的这些缺 陷和不 完善 造成 局部 场强增 大 ， 根据 不 同的缺陷 ， 大 增 倍数在 ， ～ 之间（ 为光纤纤 芯折 射率 ， １ 嘲 。因此 ， ｚ ，＞ ） ｚ 光纤 端 面 的质 量严重 影 响其 损伤 阈值［ ］ ３ 。 激 光功率较 低时 ， 论上光 纤 的 出 口面首先 出现损 伤 的概 率一 般 大 于入 口面Ｌ 。光纤 的 反射 率 Ｒ和 透射 理 ６ ｊ
通识课_Chapter8
阶跃 单模光纤 0.003 8.3(MFD = 9.3) 125 0.1 <3.5ps/(km⋅ nm) >100(Gb/s) ⋅ km 850nm: 1.8 1300nm: 0.34 1550nm: 0.2 LD 长距离通信
∆ n2 n ∆= = ( n1 2 −n 1 ) /n 12
芯径 2a（ µ m） 包层直径（ µ m） NA 带宽 × 距离 或色散 衰减（ dB/ km ）
空间光通信
探索时期的光通信
由于没有找到 稳定可靠和低损耗的传输介质， 对光通信的研究曾一度走入了低潮。
8
现代光纤通信
1966年，英籍华裔学者高锟(C. K. Kao)和霍 克哈姆(C. A. Hockham)发表了关于传输介质新 概念的论文，指出了利用光纤(Optical Fiber)进 行信息传输的可能性和技术途径，奠定了现代 光通信——光纤通信的基础。
t
DtGI
Light Light 0 t 脉冲展宽 1.0 0.5
r
n1 n2 n(r) 2a m 2 a = 8.3m m 2 b =125 m 2b
(c)
SI SM
t
DtSI > DtGI > Dt SM
Dt SM
27
实用光纤的基本类型
阶跃与渐变折射率多模光纤和单模光纤的特性
多模光纤 阶跃多模光纤 渐变多模光纤 0.015 62.5 125 0.26 (0.3~3)GHz⋅ km 850nm: 3 1300nm: 0.6~1 1550nm: 0.3 应用光源 典型应用 LED 短距离或用户接 入网 LED, LD 本地网，宽域网或 中等距离
1976 年，日本电报电话公司研制成功发射波长为 1.3 μm的铟镓砷磷(InGaAsP)激光器。 1977年，贝尔实验室研制的半导体激光器寿命达到10 万小时。
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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
1650x565x800mm3
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
-完美透射焊接热塑性塑料或焊接（同步或轮廓处理）
- 从以太网到激光电源的安全数据传输过程
- 单独的软件包，可用于流程文档和控制（通过高速busses快速数据传输，如CAN，Profibus）
参数:
最大激光功率 500W
波长范围 790-990nm
最大光径NA 0.22
最大心径直径 1,000um
传输比率 >95% (typ. 98%
准直焦距 35mm
聚焦焦距 200mm
工作距离 180±2mm
200um 光纤芯径的光斑直径 1150±20 um
400um 光纤芯径的光斑直径 2300±50um
600um 光纤芯径的光斑直径 3600±70um
水管材质 阳极氧化铝
尺寸 (LxWxD
169x156x90mm
3
安装螺丝(两侧 3xM5
光纤连接类型 SMA905, LD80
产品图片（1） 产品图片（2）
激光切割样品:
图1: 6 mm不锈钢切割，速度0.5 m/min 功率2 kW 图2: 12mm结构钢切割，氧气辅助，功率 2 kW
图3: 铜焊接 图4: 塑料燃油泵焊接