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浅析高亮度系列光纤耦合半导体激光器
发布时间:2024-05-07
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本文摘要:光纤耦合半导体激光器以其体积小、光束质量好、寿命长及性能平稳等优势在各领域获得广泛应用,主要作为光纤激光器的泵浦源、液体激光器泵浦源,也可必要应用于激光医疗,材料处置如熔覆、焊等领域。不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备较高的光功率密度,经合束器合束某种程度沦为高功率光纤激光器理想的泵浦源。

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光纤耦合半导体激光器以其体积小、光束质量好、寿命长及性能平稳等优势在各领域获得广泛应用,主要作为光纤激光器的泵浦源、液体激光器泵浦源,也可必要应用于激光医疗,材料处置如熔覆、焊等领域。不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备较高的光功率密度,经合束器合束某种程度沦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备高可靠性而沦为光纤激光器的主流泵浦源之一,本文主要讲解通过多单管光纤耦合技术构建高亮度半导体激光器的技术与构建。

  多单管结构  多单管结构是将多路并存的半导体激光器收到的光束经过整形、重新排列、合束后耦合转入单根光纤,从而可提升激光器输出功率。由于并存半导体激光器芯片必需加装在具备一定大小的热沉上,如果必要将多个半导体激光器的输入光束展开排序并探讨耦合,一般来说由于受到每个芯片和其热沉体积的容许,拆分光束体积较小,很难取得小芯径高亮度的光纤耦合输入。为增大拆分光束的空间体积大小,必需采行一定的措施。

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为此,凯普林自律研发的多单管耦合结构使用阶梯热沉、探讨透镜、耦合光纤以及独有的加装方式,光路设计修改了结构的复杂性,增大了组件的体积,大大提高了半导体激光器输入的功率,同时确保了耦合点的合理工作温度。  但实际应用于中,只有光纤中心的正方形区域是能用区域,如图1右图,耦合光束横截面如图2,  图1光纤耦合时光纤的能用区域  图2光纤中光束截面图  对于芯径为200m,数值孔径为0.22的光纤,它的BPP值为22mmmad,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入的激光光束数据为事例,快轴裙直径为95m,收敛角半角10(99%的能量),其光束参量积约为8.3mmmrad;慢轴裙直径1.5m,收敛角半角39(99%),光束参量积约为0.51mmmrad。经软件建模,理论上200m/0.22NA的光纤中可以耦合28个激光束。

目前,经过多年的技术累积,凯普林9xxnm高亮度光纤耦合半导体激光器最低耦合并存半导体激光器数最低平均20支。  结论与未来发展  本文讲解了一种多单管耦合结构以及构建高亮度激光输入的计算方法,在高亮度半导体激光器领域,多单管光纤耦合技术普遍应用于9xxnm、793nm、808nm等波长激光器中,分别作为掺入镱光纤激光器和掺入铥光纤激光器以及掺入钕液体激光器的泵源;10W-200W有所不同功率级别可对应各种工作模式及功率拒绝的光纤激光器应用于。未来,凯普林将通过减少偏振合束、多波长合束等方法将构建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获取更好的产品与服务。


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