大功率半导体激光光纤耦合技术汇总

光纤微透镜耦合
这种耦合方法是采用一定的加工工艺把光纤端面制作成一 定大小和形状的微透镜，然后直接对准半导体激光器的发 光面。图 四把光纤端面加工成半球形的微透镜，相当于 增加了系统的数值孔径，可以提高耦合效率。图五中光纤 端部常用腐蚀或拉锥方法做成。 这种锥形的光纤的耦合效率较高，制作工艺较简单，且体 积小，价格低。
4.光纤耦合的方式
耦合方式
光纤直接耦合 直接耦合 光纤微透镜直接耦合
利用光学系统聚焦后再耦合
各种耦合方式及特点
直接耦合
这种耦合方式影响耦合效率的主要因素是：光源的发光面积和光纤芯 总面积的匹配以及光源发散角和光纤数值孔径的匹配。数值孔径是光 纤的主要参数，入射到光纤表面的光不能全部被光纤所传输，只是在 一定角度范围内的入射光才可以被光纤传输，这个角度就称为光纤的 数值孔径。它代表光纤端面接收光能力的大小。NA越大，光纤接收 光的能力越强。但是NA太大时，光纤的模畸变加大，会影响光纤的 带宽。 这种耦合方法结构简单，加工容易。
光纤耦合产品概述
国外利用微光学系统耦合方法的成熟产品较多，以德国 LIMO公司微透镜系统最为突出。图八为LIMO公司的微透 镜组，图九为微透镜组前端准直模块示意图。
5.发展趋势
近年来，大功率半导体激光器与多模光纤之间的耦合技术发展迅速， 耦合效率越来越高，耦合工艺越来越简单，出现了各种各样的微透镜 列阵和耦合方法。 90年代初，高功率半导体激光器光纤耦合电器件已经装备于美国的 国防。与国外产品的主要差距在于器件的材料和加工工艺上。国外半 导体激光器及光纤在材料性能上占显著优势。目前我国在高功率半导 体激光器光纤耦合方面也取得了很大成果，
1962年世界上第一台半导体激光器问世。 半导体激光器的优点 效率高 寿命长 体积小 功率密度高
缺陷
●光束发散角较大 ●对环境温度变化较敏感 ●对驱动电源要求高
半导体激光器的用途
固体激光器泵浦 激光通信 激光模拟 激光测距 光纤通信 光纤陀螺 航空航天等重要领域
3.什么是光纤耦合 光纤耦合模块采用光学系统对半导体激光器的光束进行 准直、整形、变换，进一步耦合到光纤中，一方面从根 本上改善了半导体激光器的输出光束；另一方面由于光 纤柔软可弯曲，可将激光能量导向到任意方向，极大提 高了实际应用范围。
808nm大功率半导体激光器
980nm大功率半导体激光器
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高功率半导体激光器的输出特性 包括输出功率、转换效率和光束特性，下面介绍技术问题和 国内外现有水平 （1）输出功率水平 NLight于2004年底，采用GaAs基材料体系，在808nm波 段，实现单厘米条输出功率364W的当时最高纪录。电光 转换效率大于70%. Jenoptic于2005年将高功率阵列激光器的输出功率水平提 高到454W.
(2)电光转换效率 普通的半导体激光器的电光转换效率为40%-60%，美国 国防部（DARPA）于2003年启动了超高效率半导体激光 器系统（SHEDS）计划，目标是利用三四年的时间，将高 功率半导体激光器及阵列的电光转换效率提高到接近80%。 其中厘米条阵列激光器的效率已达到70%。
2.半导体激光器的优缺点
我们实验室提出基于多只激光二极管串联的光纤耦合方 法，获得了较高的耦合效率。
6结论
现在半导体激光器已经广泛应用到各行各业，随之而来的 对光纤耦合技术要求越来越高，在实际中不仅要考虑如何 提高耦合效率，还要考虑生产工艺，成本等其他因素，只 有这样才能使产品在竞争中占有一席之地。
利用光纤系统耦合
圆柱形微透镜对光线有一定的汇聚作用，能够把半导体激光器发出的 光束进行单方向汇聚，这样使得垂直于pn结方向的（快轴）的光线得 以压缩。图六为光线在微透镜中的传播示意图。 由于微透镜加工起来难度较大，我们可以用光纤来代替，不仅制作简 单，而且成本低廉。尽管微透镜具有很大的像差，但是不影响它在光 纤耦合中的应用。
--------大功率半导体激光光纤耦合技术
文献阅读报告
导师：邹永刚 学生：孙旭晴
内容
1.什么是光纤 ? 2.半导体激光器类型、特性、优缺点及用途 3.什么是光纤耦合 4.光纤耦合的方式及每种耦合方式的特点 5.发展趋势 6.结论
1.什么是光纤
光纤（optical fiber），全称为光导纤维，是一种利用光在 玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工 具。