高功率光纤耦合半导体激光器(ST)
半导体激光器的应用与分类
半导体激光器的应用与分类半导体光发射器是电流注入型半导体PN结光发射器件,具有体积小、重量轻、直接调制、宽带宽,转换效率高、高可靠和易于集成等特点,被广泛应用。
按照其发光特性,可分为激光二极管(又称半导体激光器或二极管激光器,Laser Diode,LD),通常光谱宽度不]于5nm(采取专门措施可不大于0.1nm);发光二极管(Light Emitting Diode,LED),光谱宽度一般不小于50nm;超辐射发光二极管(Superluminescent Dmde,SLD),光谱宽度不大于5nm(采取专门措施可不大于0.1nm);发光二极管(Light Emiltting,LED),光谱宽度一般不小于50nm;超辐射发光二极管(Superluminescent SLD),光谱宽度为30~50nm,本节重点介绍几种半导体激光器,钽电容简要介绍超辐射发光二极管。
半导体激光器的分类有多种方法。
按波长分:中远红外激光器、近红外激光器、可见光激光器、紫外激光器等;按结构分:双异质结激光器、大光腔激光器、分布反馈激光器、垂直腔面发射激光器;按应用领域分:光通信激光器、光存储激光器、大功率泵浦激光器、引信用脉冲激光器等;按管心组合方式分:单管、阵列(线阵、面阵);按注入电流工作方式分:脉冲、连续、准连续等。
LD主要技术摄技术指标有光功率、中心波长、光谱宽度、阈值电流、工作电流、工作电压、斜率效率和电光转换效率等。
半导体激光器的光功率是指在规定驱动电流条件下输出的光功率,该指标直接与工作电流对应,这体现了半导体激光器的电流驱动特性。
如果是连续驱动条件,T491T336M004AT则输出功率就是连续光功率,如果是脉冲驱动条件,输出的光功率可用峰值功率或平均功率来衡量。
hymsm%ddz半导体激光器的中心波长是指激光器所发光谱曲线的中心点所对应的波长,通常用该指标来标称激光器的发光波长。
光谱宽度是标志个导体激光器光谱纯度的一个指标,通常用光谱曲线半高度对应的光谱全宽来表示。
高功率半导体激光器光纤耦合模块的可靠性研究
收稿 日期 : 0 - 4 ; 2 5 6 ) 修订 日 : 0 - - 0 0 2 期 2 5 82 0 0 2
A s atT ruhaa z gcntuea dmeh i fhg o e srd d L i e opigm dl,t bt c :ho g nl i o stt n c a s o ihpw rl e i e( D)f rcul oue h r yn i n m a o b n e
通过优化原有工艺与采用新技术, 提高 了模块 的可靠性, 拓宽 了其应用领域。 关键词 : 半导体激光器; 光纤耦合模块 ; 可靠性
中图分 类号 :N 4 . T 2 84 文 献标 识码 : A
Re e r h o l b l y o g o r La e s a c n Rei i t fHi h P we s r器 的光纤耦合模块 , 以其体
积小 、 重量轻 、 电光转换效率高、 调制方便 等优异特
性, 而广泛应用于 E F D A的泵浦 、 激光通信、 激光雷
达、 激光制导、 激光夜视 以及航空航 天等重要领域 , 因而其可靠性也 F益成为研究 的热点。本文从激光 t 器 自身的因素、 耦合封装工艺和电学因素三个方面 , 阐述了影响模块可靠性 的原因 , 在对相关 工艺进行 了优化和改进的同时 , 引进了新工艺和新技术。 2 影响可靠性的因素 半导体激 光器光纤耦合模 块 由 自动功率控制 (P ) A C 电路 、 自动温度控制 ( T ) A C 电路 、 驱动器 、 监 视光电二极管( D 、 P ) 激光器二极管( D 、 电制冷 L )热 器( E ) T C 或热敏电阻、 耦合光学系统 以及输 出光纤 等几个部分组成 , 其示意图如图 1 。
高功率线阵半导体激光器光纤耦合设计
mi ro i de g d o r r S si ne t de o i s as r e . t e f rm t l e b ar. h re ul i c C at d s t S al Ul e by ay r e nd BC l o g us b am, r t ac a A D aw f a s e te h re ul i s t ndi te ha th de r ng y e  ̄ i ou e t e l g o a 0 m ca t t e fo mi s st m : l a c pl h ht f l m wi th l e di de l i r i d as r o l i ea ar ay r
聚 成一 接近 圆 形 的光 斑 , 以便 于耦 合 进 单根 光 纤 中 。 3 .1 快 轴 准 直
高功率 D L的光纤 耦合输 出 ,可使 靶 目标得 到一 高
功 率 密度 ,圆 形 光斑 的 激 光 , 并 且使 用 非 常方 便 灵活 , 这对 于促进 D L应用是很 有 意义 的
维普资讯
Ⅸ 激光杂志 2 0 . ..0 2 AS R J Vo.3No5 20 )
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高 功 率 线 阵 半 导 体 激 光 器 光 纤 耦 合 设 计
武 德 勇 高 松 信
提
严地 勇
i o fi r.t e ore nt a be h c di ret of a . er the fi r i 0. a a nu be S 8r m nd mbe a rt re i 0 7. r pe u s .3 Ke words: l e " di e.be m def mi y aS l od a or ng, be c fi t oupli ng
ST、SC、FC、LC光纤接头区别解析
ST、SC、FC、LC光纤接头区别简介:ST、SC、FC光纤接头是早期不同企业开发形成的标准,使用效果一样,各有优缺点。
ST、SC连接器接头常用于一般网络。
ST头插入后旋转半周有一卡口固定,缺点是容易折断;SC连接头直接插拔,使用很方便,缺点是容易 ...ST、SC、FC光纤接头是早期不同企业开发形成的标准,使用效果一样,各有优缺点。
ST、SC连接器接头常用于一般网络。
ST头插入后旋转半周有一卡口固定,缺点是容易折断;SC连接头直接插拔,使用很方便,缺点是容易掉出来;FC连接头一般电信网络采用,有一螺帽拧到适配器上,优点是牢靠、防灰尘,缺点是安装时间稍长。
MTRJ 型光纤跳线由两个高精度塑胶成型的连接器和光缆组成。
连接器外部件为精密塑胶件,包含推拉式插拔卡紧机构。
适用于在电信和数据网络系统中的室内应用。
光纤接口连接器的种类光纤连接器,也就是接入光模块的光纤接头,也有好多种,且相互之间不可以互用。
不是经常接触光纤的人可能会误以为GBIC和SFP模块的光纤连接器是同一种,其实不是的。
SFP模块接LC光纤连接器,而GBIC接的是SC光纤光纤连接器。
下面对网络工程中几种常用的光纤连接器进行详细的说明:①FC型光纤连接器:外部加强方式是采用金属套,紧固方式为螺丝扣。
一般在ODF侧采用(配线架上用的最多)②SC型光纤连接器:连接GBIC光模块的连接器,它的外壳呈矩形,紧固方式是采用插拔销闩式,不须旋转。
(路由器交换机上用的最多)③ST型光纤连接器:常用于光纤配线架,外壳呈圆形,紧固方式为螺丝扣。
(对于10Ba se-F连接来说,连接器通常是ST类型。
常用于光纤配线架)④LC型光纤连接器:连接SFP模块的连接器,它采用操作方便的模块化插孔(RJ)闩锁机理制成。
(路由器常用)⑤MT-RJ:收发一体的方形光纤连接器,一头双纤收发一体常见的几种光纤线光纤接口大全各种光纤接口类型介绍光纤接头FC 圆型带螺纹(配线架上用的最多)ST 卡接式圆型SC 卡接式方型(路由器交换机上用的最多)PC 微球面研磨抛光APC 呈8度角并做微球面研磨抛光MT-RJ 方型,一头双纤收发一体( 华为8850上有用)光纤模块:一般都支持热插拔,GBIC Giga Bitrate Interface Converter, 使用的光纤接口多为SC或ST型SFP 小型封装GBIC,使用的光纤为LC型使用的光纤:单模: L ,波长1310 单模长距LH 波长1310,1550多模:SM 波长850SX/LH表示可以使用单模或多模光纤λ在表示尾纤接头的标注中,我们常能见到“FC/PC”,“SC/PC”等,其含义如下λ“/”前面部分表示尾纤的连接器型号“SC”接头是标准方型接头,采用工程塑料,具有耐高温,不容易氧化优点。
光纤跳线FC、SC、ST、MU、LC、MTRJ这些类型都什么意思
光纤跳线FC、SC、ST、MU、LC、MTRJ 这些类型都什么意思光纤是一种将讯息从一端传送到另一端的媒介.是一条玻璃或塑胶纤维,作为让讯息通过的传输媒介。
通常「光纤」与「光缆」两个名词会被混淆.多数光纤在使用前必须由几层保护结构包覆,包覆后的缆线即被称为「光缆」.光纤外层的保护结构可防止周遭环境对光纤的伤害,如水,火,电击等.光缆分为:光纤,缓冲层及披覆.光纤和同轴电缆相似,只是没有网状屏蔽层。
中心是光传播的玻璃芯。
在多模光纤中,芯的直径是15mm~50mm,大致与人的头发的粗细相当。
而单模光纤芯的直径为8mm~10mm。
芯外面包围着一层折射率比芯低的玻璃封套,以使光纤保持在芯内。
再外面的是一层薄的塑料外套,用来保护封套。
光纤通常被扎成束,外面有外壳保护。
纤芯通常是由石英玻璃制成的横截面积很小的双层同心圆柱体,它质地脆,易断裂,因此需要外加一保护层。
光纤的特性由於光纤是一种传输媒介,它可以像一般铜缆线,传送电话通话或电脑数据等资料,所不同的是,光纤传送的是光讯号而非电讯号.因此,光纤具有很多独特的优点.如:宽频宽.低损耗.屏蔽电磁辐射.重量轻.安全性.隐密性.光纤系统的运作你可能知道任何通讯传输的过程包括:编码→传输→解码,当然,光纤系统的传输过程也大致相同.电子讯号输入后,透过传输器将讯号数位编码,成为光讯号,光线透过光纤为媒介,传送到另一端的接受器,接受器再将讯号解码,还原成原先的电子讯号输出.光纤光缆的运用光缆的应用区分,可分为3种:专业用途,一般屋外,一般屋内.在专业用途上包括海底光缆,高压电塔上之空架光缆,核能电厂之抗辐射光缆,化工业之抗腐蚀光缆等.而一般屋内及一般屋外的分类差异,依各型光缆依制造设计时之特质,其所适用之范围各有不同.光缆从屋外至屋内的过程中可分为空架,地下道,直接埋设,管道间铺设,室内用。
光纤的历史1880-AlexandraGrahamBell发明光束通话传输1960-电射及光纤之发明1977-首次实际安装电话光纤网路1978-FORT在法国首次安装其生产之光纤电1990-区域网路及其他短距离传输应用之光纤2000-到屋边光纤=>到桌边光纤光纤的分类光纤主要分以下两大类:1)传输点模数类传输点模数类分单模光纤(Single Mode Fiber)和多模光纤(Multi Mode Fiber)。
808nm光纤耦合半导体激光泵浦源
808nm光纤耦合半导体激光泵浦源808nm光纤耦合半导体激光泵浦源是一种新型的光学器件,采用光纤耦合技术将半导体激光泵浦源与光纤进行耦合,使得激光器的输出光功率更稳定,噪声更小,应用范围更广泛。
808nm光纤耦合半导体激光泵浦源的工作原理是通过电流驱动半导体激光器的发光二极管,将电能转化为光能。
在808纳米的波长下,激光泵浦源具有较高的光转换效率,并且具有较低的发热量。
同时,采用光纤耦合技术可以将激光器产生的热量快速传导到散热系统中,有效降低了器件的温度,提高了激光器的工作稳定性和寿命。
808nm光纤耦合半导体激光泵浦源具有以下几个特点:首先,具有高功率稳定性。
激光泵浦源采用与光纤绑定的方式,可以大大减少光纤的损耗,并且能够在较长距离内保持光功率的稳定。
这使得激光器的输出功率更加一致,提高了激光器的工作效率和性能。
其次,具有低噪声。
808nm光纤耦合半导体激光泵浦源在工作过程中减少了光学器件的振动和震动,从而降低了激光器的噪声水平。
这使得激光器在科研、医疗和工业等领域中的应用更加广泛,例如激光医疗器械、激光打标机等。
再次,具有高光质量。
808nm光纤耦合半导体激光泵浦源的输出波长符合激光输出的最佳波长范围,可以获得高光质量的激光束。
这对激光器应用中需要高光质量的场景,如光通信和激光测距等领域有着重要的意义。
此外,808nm光纤耦合半导体激光泵浦源还具有小尺寸、低成本、易于集成等优点。
光纤耦合技术使得激光器的结构更加紧凑,便于在各种设备和系统中进行集成。
同时,由于其制造工艺相对简单,所以其成本也相对较低。
综上所述,808nm光纤耦合半导体激光泵浦源是一种具有高功率稳定性、低噪声、高光质量的光学器件。
它的出现不仅拓宽了激光泵浦源的应用领域,而且提高了激光器的性能和可靠性。
随着技术的不断发展,相信这种光学器件将会在更多的领域中得到应用,推动科技的进步和创新。
光纤耦合半导体激光器和泵浦源
光纤耦合半导体激光器和泵浦源光纤耦合半导体激光器(Fiber-Coupled Semiconductor Laser,简称FCSL)是一种将半导体激光器光束在光纤中进行耦合的光学设备。
与普通的半导体激光器相比,FCSL具有高功率输出、光束高光质、结构紧凑等优点,广泛应用于通信、光纤传感、医疗等领域。
FCSL通常由四个部分组成:半导体芯片、光纤耦合器、光电子器件和电信号接口。
其中,半导体芯片是FCSL的核心部件,是产生激光输出的关键。
光纤耦合器则是将半导体激光器的光束引入光纤中进行耦合的器件,能够提高光束品质,使光束的光斑更加均匀。
光电子器件为激光器的控制及电信号的处理提供了必要的硬件支持,而电信号接口则使FCSL 能够方便地与其他设备进行接口。
FCSL的泵浦源是指用于提供激发FCSL半导体芯片的光源。
泵浦源通常包括半导体激光器、二极管泵浦、光纤耦合二极管泵浦等,其主要功能是向FCSL芯片注入电子和空穴,从而激发出激光输出。
泵浦源的性能直接影响到FCSL的功率、效率和稳定性等参数,因此选择合适的泵浦源对于FCSL的应用至关重要。
在FCSL泵浦源的选择中,需要考虑以下几个因素:1.功率要求:泵浦源的功率需满足FCSL的要求,一般来说,FCSL的功率需求较高,泵浦源功率需要在数十瓦至几百瓦范围内。
2.波长匹配:泵浦源的波长需要和FCSL芯片的工作波长匹配,在近红外波段(例如940nm、980nm、1060nm等)内选择较为广泛。
3.光纤耦合效率:光纤耦合效率是泵浦源的重要性能参数之一,通常采用耦合效率高、斜光损耗小的泵浦源。
4.系统集成:泵浦源需要与FCSL的电信号接口兼容,易于接入到整个系统中。
总之,FCSL和泵浦源的选择取决于应用的具体需求,但都需要考虑效率、功率、波长匹配、稳定性等因素。
合理选择并合理使用这两种设备,可以使FCSL的应用更加广泛和稳定。
光纤耦合输出半导体激光器制作过程
光纤耦合输出半导体激光器制作过程光纤耦合输出半导体激光器(Fiber-Coupled Output Semiconductor Laser)是一种利用光纤将激光输出的半导体激光器。
它能够有效地将激光器的输出束聚焦到光纤中,具有小尺寸、高功率输出、方便集成等特点。
本文将介绍光纤耦合输出半导体激光器的制作过程。
1. 材料准备光纤耦合输出半导体激光器的制作过程涉及到多种材料,包括半导体片、光纤、封装材料等。
在准备材料的过程中,需要确保材料的质量和稳定性,以保证后续工艺的可靠进行。
2. 半导体片生长首先,需要进行半导体片的生长。
半导体片是激光器的核心组件,其性能直接影响着后续激光器的性能。
常用的半导体材料包括GaAs (砷化镓)和InP(磷化铟)等。
通过分子束外延(MBE)或金属有机化学气相沉积(MOCVD)等技术,可以在半导体衬底上生长出具有所需能带结构的半导体片。
3. 制备激光器结构接下来,需要将半导体片加工成激光器的结构。
这个过程通常包括光刻、腐蚀、沉积等步骤。
通过光刻技术,可以在半导体片上定义出激光器的电极形状和波导结构。
然后,通过腐蚀和沉积等工艺,可以形成激光器的电极和波导结构。
4. 管芯封装激光器的制备需要将其封装到一个管芯中,以保证激光输出的稳定性。
在管芯封装的过程中,需要将半导体片与光纤粘合在一起,并对其进行定位和固定。
通常,采用光纤对准和焊接的方法,将光纤与激光器的输出端面精确耦合。
5. 板载封装最后一步是进行激光器的板载封装。
这一步是将激光器结构固定在一个电路板上,并与其他电路元器件进行连接。
板载封装需要考虑到激光器的热管理和电路连接等问题,以确保激光器的性能和可靠性。
通过以上几个步骤,光纤耦合输出半导体激光器的制作过程就完成了。
这种激光器具有输出功率高、稳定性好、尺寸小等优点,广泛应用于光通信、激光医疗、激光雷达等领域。
随着制备工艺和材料的不断改进,光纤耦合输出半导体激光器的性能还将不断提高,应用范围也将进一步扩大。
光纤耦合半导体激光器
光纤耦合半导体激光器光纤耦合半导体激光器是一种将激光器和光纤相结合的器件。
它利用光纤的优良传输特性,将激光器的输出光束耦合到光纤中进行传输。
光纤耦合半导体激光器具有小尺寸、高功率、高效率、稳定性好等特点,被广泛应用于通信、医疗、材料加工等领域。
光纤耦合半导体激光器的基本构造是将半导体激光器和光纤通过耦合器件进行连接。
半导体激光器是产生激光的核心部件,它由半导体材料制成,具有电流驱动特性。
光纤则是将激光束传输到目标位置的通道,它由光纤材料制成,具有光信号传输特性。
耦合器件起到连接和耦合两者的作用,通常采用透镜、光纤接口等结构。
在光纤耦合半导体激光器中,激光器产生的激光束首先经过调制器进行调制,这样可以对激光进行控制,满足不同应用需求。
然后,通过耦合器件将激光束耦合到光纤中。
耦合的目的是将激光能量高效地传输到光纤中,并保持高质量的传输。
耦合效率的高低直接影响到激光器的输出功率和稳定性。
光纤耦合半导体激光器的优点之一是可以将激光束传输到较远的距离,而不会因为传输损耗而降低功率。
这是因为光纤具有低损耗、低色散的特性,可以有效地保持激光束的质量。
此外,光纤耦合半导体激光器还具有较小的尺寸和重量,适合在空间有限的环境中使用。
光纤耦合半导体激光器在通信领域有着广泛的应用。
它可以用于光纤通信系统中的光源,将激光信号传输到光纤中进行信号传输。
由于光纤耦合半导体激光器具有高功率、高效率的特点,可以提供稳定的信号传输。
此外,光纤耦合半导体激光器还可以用于光纤传感系统中,实现对温度、压力等参数的测量和监测。
在医疗领域,光纤耦合半导体激光器也有着重要的应用。
它可以作为医疗设备中的光源,用于激光治疗、激光手术等。
光纤耦合半导体激光器具有小尺寸、高功率的特点,可以在医疗器械中实现紧凑的设计。
光纤耦合半导体激光器还可以用于材料加工领域。
它可以作为激光切割、激光焊接等加工过程中的光源。
光纤耦合半导体激光器具有高功率、高效率的特点,可以提供稳定的激光能量,实现高质量的材料加工。
半导体激光器公司排名,国内半导体激光器公司
半导体激光器公司排名,国内半导体激光器公司半导体激光器又称为激光二极管(LD,Laser Diode),是采用半导体材料作为工作物质而产生受激发射的一类激光器。
常用材料有砷化镓(GaAs)、硫化镉(CdS)、磷化铟(InP)、硫化锌(ZnS)。
激励方式有电注入、电子束激励和光泵浦激励三种形式。
半导体激光器件,一般可分为同质结、单异质结、双异质结。
同质结激光器和单异质结激光器室温时多为脉冲器件,而双异质结激光器室温时可实现连续工作。
半导体激光器的优点在于体积小、重量轻、运转可靠、能耗低、效率高、寿命长、高速调制,因此半导体激光器在激光通信、光存储、光陀螺、激光打印、激光医疗、激光测距、激光雷达、自动控制、检测仪器等领域得到了广泛的应用。
半导体激光器工作原理是:通过一定的激励方式,在半导体物质的能带(导带与价带)之间,或者半导体物质的能带与杂质(受主或施主)能级之间,实现非平衡载流子的粒子数反转,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作用。
半导体激光器的激励方式主要有三种:电注入式、电子束激励式和光泵浦激励式。
电注入式半导体激光器一般是由GaAS(砷化镓)、InAS(砷化铟)、Insb(锑化铟)等材料制成的半导体面结型二极管,沿正向偏压注入电流进行激励,在结平面区域产生受激发射。
电子束激励式半导体激光器一般用N型或者P型半导体单晶(PbS、CdS、ZhO等)作为工作物质,通过由外部注入高能电子束进行激励。
光泵浦激励式半导体激光器一般用N型或P型半导体单晶(GaAS、InAs、InSb等)作为工作物质,以其它激光器发出的激光作光泵激励。
目前在半导体激光器件中,性能较好、应用较广的是:具有双异质结构的电注入式GaAs二极管半导体激光器。
半导体激光器公司排名_半导体激光器公司有哪些?国内半导体激光器/组件生厂商(排名不计先后):国内做的很多,中科院半导体所、中航光电、nLight、BWT、西安炬光、北京海特、大族天成、大族锐波、江苏天元、武汉锐科、昆山华辰光电、深圳创鑫激光、苏州长光华芯光电技术有限公司、江苏华芯半导体、中科院苏州纳米所。
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。
光纤耦合半导体激光器原理
光纤耦合半导体激光器原理光纤耦合半导体激光器是一种将激光器与光纤相结合的器件,它利用光纤对激光的传输特性进行耦合,实现高效的光纤传输。
本文将从光纤耦合半导体激光器的原理、结构和应用等方面进行介绍。
光纤耦合半导体激光器的原理主要依托于半导体激光器的特性。
半导体激光器是一种利用半导体材料的电特性和光特性相互作用产生激光的器件。
其基本原理是通过施加电流,使半导体材料中的载流子在PN结区域发生复合,从而产生光子的放射,形成激光。
而光纤则是一种用来传输光信号的导光介质,具有高带宽、低损耗、抗电磁干扰等优点。
将半导体激光器与光纤耦合在一起,可以实现激光信号的高效传输和控制。
光纤耦合半导体激光器的结构包括激光器芯片、耦合透镜、光纤和光纤连接部件等。
激光器芯片是半导体激光器的核心部件,它由P 型、N型和活性层等材料组成,并通过电极进行电流的注入。
耦合透镜用于将激光器芯片中的激光束聚焦到光纤的末端,实现激光与光纤之间的耦合。
光纤连接部件则用于固定和保护光纤,以及保证光信号的稳定传输。
光纤耦合半导体激光器的应用非常广泛。
首先,在通信领域,光纤耦合半导体激光器可以用于光纤通信系统中的光源,实现高速、远距离的光信号传输。
其次,在工业应用中,光纤耦合半导体激光器可以用于激光加工、激光打标等领域,实现精确、高效的激光加工。
此外,在医疗领域,光纤耦合半导体激光器可以用于激光治疗、激光手术等,实现非接触式的医疗操作。
光纤耦合半导体激光器相比其他激光器具有许多优点。
首先,由于光纤的导光特性,光纤耦合半导体激光器可以实现长距离的光信号传输,同时光纤的柔性和抗干扰性也使得激光信号的传输更加稳定可靠。
其次,光纤耦合半导体激光器的结构简单紧凑,易于集成和应用。
此外,激光器芯片的制造工艺成熟,生产成本相对较低。
总结起来,光纤耦合半导体激光器是一种将激光器与光纤相结合的器件,利用光纤对激光的传输特性进行耦合,实现高效的光纤传输。
该器件具有结构简单、性能稳定、应用广泛等优点,被广泛应用于通信、工业、医疗等领域。
光纤耦合半导体激光器原理
光纤耦合半导体激光器原理首先介绍半导体激光器的原理。
半导体激光器由发光材料、PN结和光谱补偿结构等组成。
在PN结中,电子从N型区域向P型区域跃迁,同时发射出能量与频率匹配的光子,形成激光。
通过电流注入,激发发射材料中的电子从价带跃迁到导带,发射出的激光经过光谱补偿结构修正,然后通过腔体,最后通过输出端射出。
半导体激光器具有发射特性窄、尺寸小、寿命长等优势,适用于光纤耦合。
光纤耦合是将激光器发出的光束耦合到光纤中,并通过光纤传输到目标位置。
光纤耦合的目的是提高激光器到光纤之间的透射效率,减小能量损失。
光纤耦合的实现主要包括透镜对准法、抱瓶法和腔封装法等技术。
其中,透镜对准法是一种常用的耦合方法,它通过透镜将激光器的发散光束收束到光纤的传输模式中,以实现高效的耦合。
光纤耦合半导体激光器具体过程如下:首先,在半导体激光器的输出端面固定一透镜,通过调整透镜的位置和倾斜角度,使激光器的发散光束经过透镜后聚焦到光纤的入射端。
接下来,通过微调透镜的位置和倾斜角度,使激光尽可能地耦合到光纤的核心模式中。
为了进一步提高耦合效率,可以采用碎钻等方式清洗和修整光纤入射端面,去除可能对耦合效果产生影响的杂质。
最后,当激光器发出的光束成功耦合到光纤中时,激光将通过光纤的传输将光子能量传输到远距离的目标位置。
光纤具有低传输损耗、高耐受性、小尺寸等优点,因此能够有效地保持激光的质量和功率。
总结起来,光纤耦合半导体激光器的原理是通过半导体激光器将电能转换为光能,并经过光纤的传输将光能传输到目标位置。
光纤耦合技术的应用使得半导体激光器能够实现远距离、高功率和高质量的激光传输,具有广泛的应用前景。
大功率半导体激光器空间耦合技术
电子测置大功率半导体激光器空间耦合技术作者/刘小文、任浩、王伟,中国电子科技集团公司第十三研究所摘要:本文应用空间及偏振耦合技术,优化光束空间分布,研制成功大功率半导体激光器光纤耦合模块,实现输出功率234.6W ,耦合效 率为60%,光纤芯径400|jm ,NA 为0.22。
关键词:光纤耦合;半导体激光器;空间耦合引言大功率半导体激光器光纤耦合模块,具有光电转换效率 高、寿命长、体积小、功率密度高等优点[1]。
随着耦合效率 及出纤功率不断提高,使其在医疗、材料加工、医药、航空 航天、光纤激光器泵浦等方面有了更加广阔的应用前景。
然而, 半导体激光器由于其结构特点,存在光束发散角较大,耦合 效率偏低的问题,给实际应用带来很大困难[2]。
通过光束整 形和空间合束是提高半导体光纤耦合模块输出功率的有效途 径,国内外已有很多公司进行了相关研究。
目前德国Dilas 公司有相关产品面世,40〇nm 光纤可实现200W 功率输出。
本文根据理论设计,通过采用微光学透镜系统对光束进 行准直整形、变换和合束,研制成功大功率半导体激光器光 纤耦合模块,有效实现了大功率、高密度输出。
1•理论分析对于大功率半导体激光器光纤耦合模块,为得到最佳的 耦合效率,不仅要考虑特征参量匹配的问题,即多模光纤芯 径、数值孔径N A 与激光器的发光面积、发散角、输出功率 等参量的匹配问题,还要考虑光纤端面、光学整形透镜、耦 合透镜等封装工艺实现问题[3]。
通常大功率激光二极管线列阵有19或25个发光单元, 发光周期一般为150/500n m 或200 /400|im ,如图1所示。
由于半导体激光器特殊的波导谐振腔结构,线列阵各发光单 元的辐射远场光强的分布极不对称,光斑呈狭长的椭圆形, 如图2所示。
光束在垂直于P N 结平面方向(快轴方向)的 发散角FWHM 01通常为30°〜40°,远远大于其在平行于 P N 结平面方向(慢轴方向)的发散角FWHM 0 〃,0 〃通常为6。
光纤通信中的光放大器与光纤耦合技术分析
光纤通信中的光放大器与光纤耦合技术分析光纤通信是现代通信领域中一种关键的传输技术,它以光纤作为信号的传输介质,具有高带宽、低能耗、抗干扰等优点。
在光纤通信系统中,光放大器和光纤耦合技术是实现高速、高质量光信号传输的重要组成部分。
1. 光放大器技术分析光放大器是一种能增强光信号强度的设备,它将入射的光信号经过放大处理后输出,以实现信号的传输和延长传输距离。
常见的光放大器包括半导体光放大器(SOA)、光纤放大器(EDFA)和拉曼放大器(Raman Amplifier)。
a) 半导体光放大器(SOA)半导体光放大器是利用半导体材料的电光特性将光信号转化成电子信号,然后再将电子信号转化成光信号的放大器。
它结构简单、功耗低,但存在信号失真、光噪声等问题,适用于低速率短距离通信。
b) 光纤放大器(EDFA)光纤放大器是利用光纤内掺杂掺铕等稀土元素的光纤作为放大介质,通过受激辐射将入射信号放大的放大器。
它具有宽带、高增益、低噪声等优点,适用于高速、长距离通信。
c) 拉曼放大器(Raman Amplifier)拉曼放大器是利用拉曼散射效应实现的一种光放大器,通过光信号与光纤内的分子进行能量交换,使光信号得到放大。
拉曼放大器具有高增益、自由谱宽可调等特点,但成本较高,适用于特定应用领域。
2. 光纤耦合技术分析光纤耦合技术是将光信号传输到光纤中的重要手段,它涉及到光源与光纤的连接方式和耦合效率的提高。
a) 直连耦合技术直连耦合技术是指光源与光纤直接相连的方式,常见的有末端面对接耦合和光纤包层剥离耦合。
直连耦合技术操作简单,但光纤的末端面质量、对准精度和耦合效率对光信号的传输稳定性有重要影响。
b) 插入损耗技术插入损耗是光纤耦合过程中不可避免的损耗,主要包括衰减和反射损耗。
降低插入损耗可以采取一系列措施,如优化光纤端面质量、加强光纤耦合连接力度、使用低反射涂层等。
c) 光纤光柱整形技术光纤光柱整形技术是指通过适当的光学元件对光纤的输出光柱进行整形,使其更好地匹配到接收器或光纤连接器的光接收窗口,提高光纤耦合效率。
LaserlineLDF高功率光纤耦合半导体激光器——可移动的激光器系统
Laserline LDF高功率光纤耦合半导体激光器——可移动的激光器系统飞速发展.LaserlineLDF高功率光纤耦合半导体激光器一可移动的激光器系统现代的生产线需要灵活可靠的生产工具以获得最佳的生产效率,Laserline的光纤耦合二极管激光器则是满足这些需要最佳的解决方案.Laserline公司是业内领先的应用于材料加工领域的半导体激光器制造商,其提供的半导体激光器被广泛应用于淬火,熔覆,钎焊,金属焊接等.并以高效,可靠赢得了广泛赞誉.其高功率半导体激光器的输出功率可达10000W,用户包括大众,宝马,奥迪,克莱斯勒,本田,丰田,福特等诸多知名汽车制造商.Laserline半导体激光器结合了最先进的半导体激光元器件,如电源和制冷器,因此能达到非常高的性能水平;其体积小巧,可根据需要轻松移动;高达45%的光电转换效率及连续运行下的最高功率稳定性,都使其成为淬火,熔覆,钎焊,金属焊接等工业应用的首选.其产品主要有以下六大特点:最优的光束品质,可根据需要进行裁剪半导体激光器元器件的5年质保期可根据需要轻松地任意移动适用于熔覆,焊接,热处理,钎焊适于大规模生产的小巧,高效的系统输出功率可达10000W,满足各种应用需要将一个10000W系统的封装尺寸控制在<1m的关键是其动态二极管冷却技术.此项技术开发于20年前,此后便一直不断完善至今.小尺寸的封装使Laserline激光器有良好的移动性,允许激光器在生产中的不同地点进行操作:Laserline的激光器能放置在工作站旁而不是一个专门的集中放置激光器的”激光站”.而对于二极管激光器的更换,只需一个人便可轻松完成取下,重新连接等工作.无需任何调整测试,激光器在几分钟内便可投入生产.随着Laserline产品的不断升级,10000W光纤耦合激光器系统越来越小巧的封装和高效的性能,都为激光工业界树立了新的标杆.在最高功率下,适用于大面积的熔覆和热处理工作.在中等功率下,适用于金属焊接,铜焊等.Laserline激光器的模块化设计使其可以根据客户的不同应用需要进行系统定制,例如输出功率或光纤口数量等.并可选配防尘罩,这样半导体激光器便能在高湿度或多尘埃的极端环境下工作,而这种环境在熔覆作业中都是很常见的.这些操作一般不会有失误,并且仅需一些预防性的维护即可,也可运用于倒班制的长时间操作环境.光纤适用于由机器人设备传输激光能量到工件的工作.因此,选择一个适合自己加工要求的大芯径光纤以提高系统的稳定性,即使是高输出功率的条件下,也可以实现无故障运行时间超过99%.二极管激光器的电光转换效率高达45%.这是所有激光器类型中的最高水平.尤其在高输出功率时,这意味着将会显着减少电力和冷却所造成的成本.加上该公司5年激光元件质保承诺.使用该激光器的性价比之高很容易就能计算出来.Apr2010.■==。
进口半导体激光熔覆设备概述
进口半导体激光熔覆设备概述从目前的激光熔覆应用来看,国外的激光进口设备占据中国市场的份额并不高,绝大多数还限于国内高校和科研院所使用,以下对三种国外进口激光熔覆设备进行概述。
一、Laserline公司产品德国Laserline公司成立于1997年,总部位于德国Muelheim-Kaerlich,生产车间4300平米,员工85人,主要从事光纤耦合高功率半导体激光加工系统的生产和制造。
应用为激光焊接、钎焊、表面处理和激光熔覆。
该公司的产品主要为高功率光纤耦合激光器,激光器输出的激光通过一根光纤耦合后输出至激光加工头,光纤的芯径为200、300、400、600、1000、1500微米。
型号LDF-2000 LDF-4000LDF-6000LDF-10000LDF-15000激光熔覆需要配置的设备为激光器本体、工作光纤、加工头。
该公司用于激光熔覆的激光光斑直径1-6mm,正圆形,熔覆速度5mm/s,光斑面积为正圆形适合于激光立体成型,将由于激光光斑各向异性造成的影响减小到最低,但不是适用于大面积激光熔覆,对于表面较大的轴类工程零件在处理效率上还需增大光斑面积。
Laserline公司产品目前由中国科艺公司进行代理销售,在中国目前还没有独立的子公司运行,主要客户主要为高校及研究院所。
由于激光器输出的光束依靠光纤传导,因此需要购买额外的激光加工头与工作光纤进行连接,因此光纤的损伤就成为激光熔覆过程中的脆弱瓶颈,这种高功率的传能光纤目前我们国家还不能生产,因此更换损伤的光纤还需要从国外进口,每只光纤的价格大约为5万人民币左右。
Laserline目前在中国的主要市场不是在激光熔覆领域,而是在激光钎焊领域有很好的应用,激光钎焊不存在长时间的连续大功率激光输出,因此将光纤损伤的概率较小。
在德国的汽车生产线上使用Laserline进行白车身焊接的企业很多,在我国上海一汽大众生产线上使用的也是该公司产品,但每年仍需支付高昂的光纤更换费用。
高稳定度光纤耦合半导体激光器恒流源电路设计
第51卷 第3期 激光与红外Vol.51,No.3 2021年3月 LASER & INFRAREDMarch,2021 文章编号:1001 5078(2021)03 0321 07·激光器技术·高稳定度光纤耦合半导体激光器恒流源电路设计于秋驰1,2,刘志巍2,段 凯2,刘新明3,李义民1,2(1 郑州大学物理学院,河南郑州450001;2 中电科信息产业有限公司,河南郑州450017;3 南京理工大学电子工程与光电技术学院,江苏南京210094)摘 要:光纤耦合半导体激光器多用作高功率光纤激光器的泵浦源,它对电流波动十分敏感,为了确保其波长与输出功率的正常,设计了一款高稳定度恒流源电路。
此恒流源电路采用闭环反馈控制,使MOS管工作在放大区来输出恒定电流,采用带有透孔的厚膜电阻作为采样电阻,其耐压高、阻值范围宽、散热能力强,大大提高了恒流源电路的稳定性,电路实现0~20A电流可调。
鉴于一般恒流源电路启闭时间较长,此电路在运放与MOS管之间加入晶体管来放大信号,缩短电路启闭时间,同时在设计中增加模拟开关电路来精确控制信号。
经实验测试,此恒流源电路开启、关闭耗时较短,分别是4.5ms与6.5ms,恒流板结构散热能力较强且稳定,耐高温性好,电流稳定度较高,达到10-3量级,使用此电路设计的电源作为光纤耦合半导体激光器的激光电源时,激光器的中心波长与输出功率均较为稳定。
关键词:半导体激光器;泵浦源;恒流源电路;稳定度中图分类号:TN248 文献标识码:A DOI:10.3969/j.issn.1001 5078.2021.03.011DesignofconstantcurrentsourcecircuitforhighstabilityfibercoupledsemiconductorlaserYUQiu chi1,2,LIUZhi wei2,DUANKai2,LIUXin ming3,LIYi min1,2(1.Schoolofphysics,ZhengzhouUniversity,Zhengzhou450001,China;2.ChinaElectronicTechnologyInformationIndustryCo.,Ltd,Zhengzhou450017,China;3.SchoolofElectronicEngineeringandOptoelectronicTechnology,NanjingUniversityofScienceandTechnology,Nanjing210094,China)Abstract:Fibercoupledsemiconductorlasersaremostlyusedasthepumpsourceofhigh powerfiberlasers,whichareverysensitivetothecurrentfluctuations.Inordertoensurethenormalwavelengthandoutputpower,ahighstabilityconstantcurrentsourcecircuitisdesigned.Theconstantcurrentsourcecircuitadoptsclosed loopfeedbackcontroltomaketheMOStubeworkintheamplifierareatooutputconstantcurrent.Thethickfilmresistorwiththrough holeisusedasthesamplingresistor,whichhashighvoltageresistance,wideresistancerangeandstrongheatdissipationability,whichgreatlyimprovesthestabilityoftheconstantcurrentsourcecircuitandrealizestheadjustable0~20Acurrent.Inviewofthelongopeningandclosingtimeofgeneralconstant currentsourcecircuit,transistorsareaddedbetweentheop ampandtheMOStubetoamplifythesignalandshortentheopeningandclosingtimeofthecircuit.Atthesametime,analogswitchingcircuitisaddedinthedesigntoaccuratelycontrolthesignal.Theexperimentalresultsshowthattheconstantcurrentsourcecircuittakes4.5msand6.5mstoturnonandoffrespectively.Theconstantcurrentplatestructurehasstrongandstableheatdissipationcapacity,goodhightemperatureresistanceandhighcurrentstability,reachingthemagnitudeof10-3,whenthepowersupplydesignedbythiscircuitisusedasthelaserpowersupplyofthefibercoupledsemiconductorlaser,thecentralwavelengthandoutputpowerofthelaserarerelativelystable.Keywords:semiconductorlaser;pumpsources;constantcurrentsourcecircuit;stability作者简介:于秋驰(1996-),男,硕士研究生,主要研究方向为激光电源。
多模光纤耦合红光半导体激光器
多模光纤耦合红光半导体激光器
(原创版)
目录
:
1.多模光纤耦合红光半导体激光器的概念和特点
2.多模光纤耦合红光半导体激光器的应用领域
3.多模光纤耦合红光半导体激光器的优势
4.多模光纤耦合红光半导体激光器的发展前景
正文
正文:
多模光纤耦合红光半导体激光器是一种将半导体激光器和多模光纤
耦合技术相结合的光源设备。
这种激光器具有输出光束质量优异、光谱纯度高、稳定性好、调制速度快等特点,可以提供从紫外到近红外多个波长,多种输出功率水平,连续或调制脉冲等多种工作方式,点状到线形,面型等多种光斑模式。
多模光纤耦合红光半导体激光器广泛应用于科研实验、工业生产现场、激光显示、舞台灯光、医疗、检测等领域。
例如,在激光显示领域,高功率红光半导体激光器可以提供高亮度、高色彩饱和度的显示效果;在舞台灯光领域,多模光纤耦合红光半导体激光器可以实现灵活的光斑控制,营造出丰富多彩的舞台效果;在医疗领域,多模光纤耦合红光半导体激光器可以应用于激光治疗、激光手术等高精度操作。
多模光纤耦合红光半导体激光器具有较高的光电转换效率、较低的噪声和较好的稳定性,可以满足不同领域的应用需求。
此外,这种激光器还具有较强的抗干扰能力和较长的使用寿命,可以在各种环境下稳定工作。
随着科技的不断发展,多模光纤耦合红光半导体激光器在光通信、光
计算、光储存等领域的应用将越来越广泛,其发展前景十分广阔。
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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 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
-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NA0.22
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 (LxWxD169x156x90mm3
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。