激光器-光纤耦合输出
三波长合束单管激光器光纤耦合模块设计
三波长合束单管激光器光纤耦合模块设计刘翠翠;王鑫;井红旗;吴霞;王翠鸾;马骁宇【摘要】为了研究以单管半导体激光器为基本单元的高功率、高亮度波长合束光纤耦合模块,设计出新型光纤激光器泵浦模块,基于ZEMAX光学设计软件等设计了一种由30支单管半导体激光器组成、可输出3种波长光束的光纤耦合模块.将经快慢轴整形、空间合束、波长合束、光路转向及聚焦的光束耦合进入芯径105 μm、数值孔径0.22的普通光纤,最终得到尾纤输出端高于357.91 W的输出功率,光纤耦合效率为99.42%,光功率密度为27.24 MW/cm2-stras.为了验证模块的实际操作的可行性,分析了光纤端面法线与入射光束之间的夹角对耦合效率的影响,结果显示该夹角对模块的耦合效率影响较小.同时,应用ANSYS软件对模块散热情况的分析结果可知,模块散热性能良好.故该模块各项性能良好,可靠性较高,实现了高功率、高亮度、多波长的多单管半导体激光器光纤耦合模块的设计目的.%In order to develop a wavelengths ultiplexing fiber-coupled module of high output power and high power denisty on the basis of single emitter semiconductor laser diode,and design a kind of new pump laser for fiber laser,a new-type fiber-coupled module composed of 30 LDs was designed based on ZEMAX optical design software,which can output three kinds of wavelengths. After colli-mation by micro lens,including FACs and SACs,spatial multiplexing,wavelength multiplexing,di-version by special mirrors,focusing by focus lens and coupling to a fiber, the module can produce above 357.91 W output power from a standard fiber with core diameter of 105 μm and numerical ap-erture (NA) of 0.22. The total fiber coupling efficiency is about 99.42%, and the power density is 27.24MW/cm2. To test the practical feasibility of the module, analyzed the influence from the angle between the incident beam and the normals of optical fiber end face on the coupling efficiency, the results showed the effects from the angle is so tiny that can be neglected. At the sametime,the application of ANSYS software for the thermal analysis of this module shows that the cooling perform-ance of the module is pretty good. Therefore this module's performance is positive and of highreliability,which can meet the demand of single emitter semiconductor laser fiber-coupled module which is of high power, high brightness and multiple wavelengths. Additionally, this design is of great guiding significance for practical production.【期刊名称】《发光学报》【年(卷),期】2018(039)003【总页数】6页(P337-342)【关键词】半导体激光器;光纤耦合;合束技术;ZEMAX【作者】刘翠翠;王鑫;井红旗;吴霞;王翠鸾;马骁宇【作者单位】中国科学院半导体研究所,北京 100083;中国科学院大学,北京100049;中国科学院半导体研究所,北京 100083;中国科学院大学,北京 100049;中国科学院半导体研究所,北京 100083;中国科学院半导体研究所,北京 100083;中国科学院半导体研究所,北京 100083;中国科学院半导体研究所,北京 100083【正文语种】中文【中图分类】TN248.41 引言随着科技的发展，光电子产业已融入到医疗美容、电子通讯、工业加工及国防安全等各个领域，成为当今社会必不可少的产业之一。
常用激光器波长
常用激光器波长 Output Wavelengths of Common Lasers
半导体激光器是用半导体材料作为工作物质的激光器，由于物质结构上的差异，不同种类产生激光的具体过程比较特殊。
常用工作物质有砷化镓（GaAs）、硫化镉（CdS）、磷化铟(InP)、硫化锌(ZnS)等。
激励方式有电注入、电子束激励和光泵浦三种形式。
808nm半导体激光器可广泛应用于激光医疗，红外夜视，激光印刷，激光泵浦，以及各种科研应用
通常808nm都是用作激光激励源的，比较好的Dilas,Nlight。
不过我推荐前者。
所谓的工业环境是啥？在工业环境下运作？？目前有用808nm 500瓦左右的激光做塑料焊接的，这是个很好的激光应用。
绿光半导体激光器单管合束及光纤耦合技术研究
绿光半导体激光器单管合束及光纤耦合技术研究摘要：近年来，随着我国经济的高速发展和科技的进步，光电器件与材料相关领域的研发不断取得新进展，性能得到明显强化，在各大领域得到广泛应用。
为进一步提高半导体激光功率，可以采用激光器单管合束及光纤耦合技术。
基于此，分析研究绿光半导体激光器单管合束及光纤耦合技术，对提高仪器总功率以及将其应用于更多领域有重要的现实意义。
关键词：绿光半导体激光器；单管合束；光纤耦合前言：利用合束技术可以使多个半导体激光器在光纤中进行耦合，由此形成半导体激光器的光学器件，保证激光的输出功率，提高激光束的质量。
目前，国内外已广泛使用多种红外波段的半导体激光器，广泛用于彩色显示、激光印刷、高密度光盘存储等领域，但目前对于可见光波段激光耦合模块尤其是绿光波段的研究还很少，因此，对绿光高功率半导体激光器光纤耦合模块进行深入研究，是当前光电器件与材料相关领域研发重点之一。
1半导体激光器光纤耦合模块研究半导体激光器技术已经相对成熟，由于其具有光束不均匀性、单元功率低等特点，在一定程度上限制其应用领域。
为保证半导体激光器的功率输出，需要对激光器进行多层叠加，这会一定程度上限制光束质量。
随着半导体耦合技术的不断发展和进步，通过使用半导体激光器进行合束，可以有效提升光束的质量，实现激光远距离柔性传输。
最早的光纤是20世纪50年代研制出来的，后来被人们逐渐推广使用。
在20世纪70年代，就有国外公司利用化学气相沉积法得到了损耗较低的光纤，随着半导体激光器的迅速发展和光纤耦合技术的发展，人们对不同类型的半导体激光器进行了大量的研究，并取得了大量的成果。
2半导体激光器非相干合束技术目前，半导体激光器的合束技术方法有两种：相干合束和非相干合束。
半导体激光器利用光束准直技术和聚焦耦合技术，使多个光束单元的耦合成为可能。
在相干合束技术的应用中，采用了相位控制方法，使激光阵列各发光元件产生同一波长的光束，从而达到相干合束。
锐科RFL-P20MX脉冲光纤激光器使用说明书
RFL-P20MX脉冲光纤激光器使用说明书武汉锐科光纤激光技术股份有限公司Wuhan Raycus Fiber Laser Technologies CO.,LTD.安全信息在使用该产品之前，请先阅读和了解这份用户手册并熟悉我们为您提供的信息。
这份用户手册提供了重要的产品操作，安全以及其他信息给您以及所有将来的用户作参考。
为了确保操作安全和产品的最佳性能，请遵循以下注意和警告事项以及该手册的其他信息去操作。
●在打开24VDC电源前，请确保激光器连接正确的24VDC电源并确认正负极；若错误连接电源，将会损坏激光器。
●激光器输出波长在1060~1085nm范围内，工作时可发出超过20W的激光辐射，属于IV级激光产品。
在使用过程中，请避免眼睛和皮肤接触到光输出端直接发出或散射出来的辐射。
●未经许可请不要打开激光器，因为没有可供用户使用的产品零件或配件。
所有保养或维修只能由锐科工作人员进行。
●不要直接观看输出头，在操作该机器时要确保长期配戴激光安全眼镜。
安全标识及位置上面二个安全标识符号表示有激光辐射，安全标识符号标位于产品光纤盒体盖顶。
目录1.产品描述 (1)1.1.产品描述 (1)1.2.实际配置清单 (1)1.3.使用环境要求及注意事项 (2)1.4.技术参数 (2)2.安装 (5)2.1.安装尺寸图 (5)2.2.安装方法 (5)3.控制接口 (6)4.操作流程 (10)4.1.前期检查工作 (10)4.2.操作步骤 (11)4.3.打标过程中应注意的事项 (11)5.质保及返修、退货流程 (11)5.1.一般保修 (11)5.2.保修的限定性 (11)5.3.服务和维修 (12)1.产品描述1.1.产品描述锐科P20MX脉冲光纤激光器采用主振荡器功率放大MOPA（Master Oscillator Power Amplifier）结构，其中主振荡采用半导体激光器作为种子源，功率放大通过光纤放大器来实现。
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。
光纤激光器的理论与实验研究
光纤激光器的理论与实验研究光纤激光器是一种利用光纤作为工作介质的激光器。
相比于传统激光器，光纤激光器具有结构简单、体积小、功率稳定等优点，因此在光通信、医疗、工业加工等领域得到广泛应用。
本文将介绍光纤激光器的基本原理、结构和性能，并重点探讨了光纤激光器的实验研究进展和应用前景。
一、光纤激光器的基本原理和结构光纤激光器的工作原理基于三个部分：激光介质、激光刺激源和反射器。
光纤激光器与传统激光器最大的不同在于光纤作为激光介质。
激光刺激源可以是电流、光或热等刺激方式，可以通过电子激发将参数转化为光信号，进而在光纤内扩散并被反射器反射形成激光器。
光纤激光器的结构、形式比较多样，但它们一般包括：激光介质、激光刺激源、反射器、光纤耦合器、光学输出部分。
其中，激光介质是光纤，由于光纤的细长、柔性、低价格、可靠性高等特点，提高了光纤激光器的光学特性，比如波导效应，从而实现了实际应用的复杂化程度。
激光刺激源选择与否，一般根据不同应用场合有区别，在医疗领域如SOLED为主流光源，但在工业领域，高压氙或钠灯光源通常采用。
反射器是锥形反射器或圆柱形镜反射器，两者的反射作用都可达到100%。
光纤耦合器主要用于将激光器的输出与其他的光学设备相连，各种传感器、医疗领域、工业领域都可以使用。
光学输出部分是机械永久码和钛焦散镜的组合，多项光学组件共同完成激光输出成型。
二、光纤激光器的性能特点光纤激光器具有很多优点，比如小体积、低噪声、功率稳定等，这些特点使其在各个领域中受到了广泛应用。
（1）大功率输出光纤激光器可以产生1W-100kW持续功率输出，而且功率稳定，颜色较浅。
随着技术不断发展，光纤激光器在功率输出上的性能不断得到提升。
（2）宽波段光纤激光器可以产生宽波段光信号，从紫外线到红外线都可以实现输出，具有很高的信噪比和相干特性。
多种波长的信号可以在同一个光纤内同时传输和操控。
（3）高可靠性由于光纤激光器的光学部件与常规激光器的光学元件相比，具有比较好的机械结构和散热系统，因此在使用时也具有较高的可靠性。
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。
光纤激光器的基本结构
光纤激光器的基本结构光纤激光器是一种基于光纤的固态激光器，具有高效、稳定、可靠等优点，被广泛应用于通信、制造业、医疗等领域。
它的基本结构包括泵浦光源、光纤放大器、光纤反射镜和激光输出光纤。
下面将详细介绍每个部分的结构和作用。
一、泵浦光源泵浦光源是光纤激光器的核心部件，它的作用是提供能量激发光纤中的掺杂物，使其产生激光。
常用的泵浦光源有半导体泵浦二极管、光纤耦合的激光二极管等。
半导体泵浦二极管是最常用的泵浦光源，它的结构由n型和p型半导体材料组成，两端连接金属电极。
当电流流过二极管时，n型和p型半导体之间的结电场使得电子和空穴结合并释放出能量，这种能量被传递到掺杂光纤中，使其产生激光。
光纤耦合的激光二极管是一种将激光通过光纤耦合到掺光纤中的泵浦光源，它的结构由激光二极管、光纤耦合器和掺光纤组成。
二、光纤放大器光纤放大器是光纤激光器中的另一个关键部件，它的作用是将泵浦光源产生的激光放大。
光纤放大器的结构包括掺杂光纤、泵浦光源和光纤反射镜。
当泵浦光源激发掺杂光纤中的掺杂物时，产生的激光被反射到光纤反射镜上，不断地被反射和放大，最终形成高质量的激光输出。
三、光纤反射镜光纤反射镜是将激光反射回掺杂光纤中的镜子，它的结构包括镜头和反射膜。
当激光经过反射膜时，一部分激光被反射回掺杂光纤中，使其不断地被反射和放大，最终形成高质量的激光输出。
四、激光输出光纤激光输出光纤是将产生的激光传输到需要的地方的光纤，它的结构和普通光纤类似。
激光输出光纤的质量对激光器的输出功率和稳定性有很大的影响，因此要选择高质量的光纤。
总的来说，光纤激光器的基本结构包括泵浦光源、光纤放大器、光纤反射镜和激光输出光纤。
这些部件的结构和作用紧密相连，协同工作，才能产生高质量的激光输出。
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。
武汉锐科光纤激光技术股份有限公司 RFL-P30MX 脉冲光纤激光器 使用说明书
版本号密级内部A0会签阶段标记CRFL-P30MX30MX激光器中文说明书RFL-P30MX·JS01部门脉冲激光器技术研究部编写叶蓬勃20210303校对刘红20210305审核李科20210305标审李其军20210305批准黄保20210308武汉锐科光纤激光技术股份有限公司谢良夏巨江旧底图登记号/底图登记号/RFL-P30MX脉冲光纤激光器使用说明书武汉锐科光纤激光技术股份有限公司Wuhan Raycus Fiber Laser Technologies CO., Ltd.安全信息在使用该产品之前，请先阅读和了解这份用户手册并熟悉我们为您提供的信息。
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a)在打开24VDC 电源前，请确保激光器连接正确的24VDC 电源并确认正负极；若错误连接电源，将会损坏激光器。
b)激光器输出波长在1060~1085nm 范围内，工作时可发出超过30W 的激光辐射，属于IV 级激光产品。
在使用过程中，请避免眼睛和皮肤接触到光输出端直接发出或散射出来的辐射。
c)未经许可请不要打开激光器，因为没有可供用户使用的产品零件或配件。
所有保养或维修只能由锐科工作人员进行。
d)不要直接观看输出头，在操作该机器时要确保长期配戴激光安全眼镜。
安全标识及位置上面二个安全标识符号表示有激光辐射，安全标识符号标位于产品光纤盒体盖顶。
目录1. 产品描述 (5)1.1. 产品描述 (5)1.2. 实际配置清单 (5)1.3. 使用环境要求及注意事项 (6)1.4. 技术参数 (6)2. 安装 (9)2.1. 安装尺寸图 (9)2.2. 安装方法 (9)3. 控制接口 (10)4. 操作流程 (15)4.1. 前期检查工作 (15)4.2. 操作步骤 (15)4.3. 打标过程中应注意的事项 (15)5. 质保及返修、退货流程 (15)5.1. 一般保修 (15)5.2. 保修的限定性 (16)5.3. 服务和维修 (16)1产品描述1.1 产品描述锐科P30MX脉冲光纤激光器采用主震荡器功率放大MOPA（Master Oscillator Power Amplifier）结构，其中主震荡采用半导体激光器作为种子源，功率放大通过光纤放大器来实现。
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。
高亮度蓝光半导体激光器光纤耦合技术
DOI: 10.12086/oee.2021.200372高亮度蓝光半导体激光器光纤耦合技术段程芮1,2，赵鹏飞2，王旭葆1*，林学春2*1北京工业大学材料与制造学部激光工程研究院，北京 100124； 2中国科学院半导体研究所全固态光源实验室，北京 100083摘要：随着蓝光半导体激光器的发展和应用范围的拓宽，利用合束技术来获得高亮度的蓝光光源已经成为研究的热点。
为了获取高亮度的蓝光输出，本文应用光学设计软件进行模拟仿真，将48只波长为450 nm 、输出功率为3.5 W 的单管半导体激光器通过快慢轴准直和空间合束，聚焦耦合进105 μm/0.22NA 的光纤中，可获得功率为144.7 W 、亮度为11 MW/(cm 2⋅str)的蓝光输出，耦合效率为93.78%，整体系统的光-光转换效率为86.13%。
关键词：蓝光；高亮度；光纤耦合；合束技术中图分类号：TN248.4 文献标志码：A段程芮，赵鹏飞，王旭葆，等. 高亮度蓝光半导体激光器光纤耦合技术[J]. 光电工程，2021，48(5): 200372Duan C R, Zhao P F, Wang X B, et al. Fiber coupling technology of high brightness blue laser diode[J]. Opto-Electron Eng , 2021, 48(5): 200372Fiber coupling technology of high brightness blue laser diodeDuan Chengrui 1,2, Zhao Pengfei 2, Wang Xubao 1*, Lin Xuechun 2*1Institute of Laser Engineering, Faculty of Materials and Manufacturing, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China;2Laboratory of All-Solid-State Light Sources, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, ChinaAbstract: With the development and application of blue semiconductor lasers, it has become a research hotspot to obtain high brightness blue light source by beam combining technology. In order to obtain high brightness blue light output, 48 single tube semiconductor lasers with wavelength of 450 nm and output power of 3.5 W are focused and coupled into 105 μm/0.22 NA fiber by fast slow axis collimation and spatial beam combination. The blue light withpower of 144.7 W and brightness of 11 MW/(cm 2⋅str) is obtained. The coupling efficiency is 93.78%, and the optical to optical conversion efficiency of the whole system is 86.13%.Keywords: blue light; high brightness; fiber coupling; beam combining technologyDetectorMirrorSAC FACDetector DetectorMirrorSAC FACPBSCoupling lens Fiber——————————————————收稿日期：2020-10-16； 收到修改稿日期：2021-03-18 基金项目：国家重点研发基金资助项目(2017YFB0405001)作者简介：段程芮(1996-)，女，硕士研究生，主要从事高功率固体激光技术与系统方面的研究。
基于ZEMAX的多光束半导体激光器光纤耦合设计
基于ZEMAX的多光束半导体激光器光纤耦合设计刘畅;别光【期刊名称】《长春理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(038)005【摘要】基于ZEMAX模拟了一组多光束半导体激光器的光纤耦合模块,采用14支波长为808 nm的输出功率为60 W的线列阵激光二极管作为耦合光源,采用偏振技术实现多光路的合束,最终耦合进入芯径400μm , NA为0.22的光纤中,最终输出功率超800 W ,耦合效率达97%,实现了高效耦合,并对光纤对接过程中的耦合效率进行了分析.%The paper simulate the actual situation of fiber coupling of multiple beam semiconductor based on ZEMAX, using fourteen pieces of mini-bar that its output power is 60W are arranged in two stack arrays as laser source by po-larization multiplexing. The beam could be coupled into the fiber of 400μm core diameter with 0.22 numerical aperture. The output power is more than 800W and the coupling efficiency is about 97%. It is analysed that the system coupling efficiency can be affected by alignment error of fiber and optical elements.【总页数】4页(P22-25)【作者】刘畅;别光【作者单位】长春中国光学科学技术馆,长春 130117;长春中国光学科学技术馆,长春 130117【正文语种】中文【中图分类】TN248【相关文献】1.基于ZEMAX高功率半导体激光器光纤耦合设计 [J], 周泽鹏;薄报学;高欣;王文;许留洋;王云华;周路2.基于ZEMAX的激光与多模光纤耦合系统设计 [J], 石科仁;朱长青3.基于 ZEMAX的半导体激光器匀光设计 [J], 黄珊;邓磊敏;杨焕;段军4.基于光束填充的多单管半导体激光器光纤耦合 [J], 杨逸飞;秦文斌;刘友强;赵帆;李景;赵明;兰天;王智勇5.基于Zemax半导体激光器与单模光纤耦合系统设计 [J], 王海林;张登印因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于ZEMAX的多光束半导体激光器光纤耦合设计
基于ZEMAX的多光束半导体激光器光纤耦合设计刘畅;别光【摘要】基于ZEMAX模拟了一组多光束半导体激光器的光纤耦合模块,采用14支波长为808 nm的输出功率为60 W的线列阵激光二极管作为耦合光源,采用偏振技术实现多光路的合束,最终耦合进入芯径400μm , NA为0.22的光纤中,最终输出功率超800 W ,耦合效率达97%,实现了高效耦合,并对光纤对接过程中的耦合效率进行了分析.%The paper simulate the actual situation of fiber coupling of multiple beam semiconductor based on ZEMAX, using fourteen pieces of mini-bar that its output power is 60W are arranged in two stack arrays as laser source by po-larization multiplexing. The beam could be coupled into the fiber of 400μm core di ameter with 0.22 numerical aperture. The output power is more than 800W and the coupling efficiency is about 97%. It is analysed that the system coupling efficiency can be affected by alignment error of fiber and optical elements.【期刊名称】《长春理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(038)005【总页数】4页(P22-25)【关键词】ZEMAX;偏振合束;耦合效率;误差分析【作者】刘畅;别光【作者单位】长春中国光学科学技术馆,长春 130117;长春中国光学科学技术馆,长春 130117【正文语种】中文【中图分类】TN248随着“超晶格”概念的出现，低维物理理论以及MBE、MOCVD等外延新工艺技术的发展，量子阱结构半导体激光器由此产生，这使得大输出功率的半导体激光器开始了它的实用化之路，如在民用方面的光通信、激光存储、激光打印机、激光测量、激光光谱以及泵浦光源等；在军用方面的激光武器、激光制导、激光引信等［1-3］。
kW级光纤耦合输出二极管激光器模块
１ ｍｉｉ ａ 特 性 参 数 与 耦 合 设 计 ｎ－ ｒ ｂ
实 验使 用 的连 续 ６ ｍｉｉ ａ 的发 光单元 宽度 为 １ ０ ０Ｗ ｎ－ ｒ ｂ ０ ｍ，ｉ ｈ为 ５ ０ ｐｔ ｃ ０ ｍ， 腔长 为 ４ｍｍ， 发光单 元， ． ～４ ３Ａ。 由于其 与标 准 的 ｃ ｂ ｒ ｍ—ａ 在结 构尺 寸 上 的差异 ， 计并 使 用针 对 ｍｉｉ ａ 的铜 微 设 ｎｂｒ — 通 道冷却 器进 行封 装 ， 图 １所示 。测得 其输 出功率 在 驱动 电流为 连续 ６ 时达 到 ６ ， 随 电流升高输 出 如 ｏＡ ０Ｗ 且 功 率呈线 性 变化 。电光转 换效 率最 大为 ６ ６功 率一 ０／， ９ 电流 （ ） ＤＩ 曲线 图如 图 ２所 示 。驱 动 电流 为连续 ６ 时 ， ０Ａ
＊ 收 稿 日期 ： ０ １ １ － ２ ２ １—２１ ； 修 订 日期 ： ０ ２０ — ７ ２ １ — ２１ 基 金 项 目 ： 家 自然科 学 基 金 重 大 项 目（ ０ ９ ２ １ 国 ６ ８ ００ ） 作者简介 ： 谭 吴 （ ９ ５ ）男 ， 士 研 究 生 ， １ ８一 ， 博 主要 从 事二 极 管 激 光 器 及 应 用 技 术 研究 ；ａ ｈ ｏ ＠ １ ３ｃ ｒ。 ｔｎ ａ ｍｆ ６ ．ｏ ｎ
器、 材料 处理 和医疗 仪器等 领域 获得 了广泛 的应 用 。标准 线 阵二 极 管激 光器 （ｍ— ａ） ｃ ｂ ｒ 由于其 慢 轴 方 向 的光束
质 量较差 ， 无法 直接 耦合进 入光 纤 。因此需 要对 其光 束进行 整形 ， 即将 光束 沿慢 轴方 向切成 数段再 堆叠 至快 轴
方向， 以平衡快 慢轴 的光束 质量 ， 并满 足光 纤芯 径与数 值 孔径 的要求 。但 如 此造 成 了耦 合 系统 整 体结 构 复 杂 ，
飞秒光纤激光器 780nm ELMO 780 使用手册说明书
Menlo Systems 公司的飞秒光纤激光器将最新的光纤技术成果集成到易用的产品中。
Menlo Systems 公司独有的figure 9®设计使产品能够重复和长期稳定的运行。
ELMO 780激光器的全光纤设计保证了激光器优良的稳定性和在低噪声下运行。
该激光器免维护，可自行安装并且一键输出。
简言之，这是一款能够完全满足OEM 用途的、24/7不间断工作的激光器。
性能数据幅度噪声< 0.5% rms (超过 24小时)重复性相同且一致的激光性能m a l i z e d ]0 1 29996 9997 9998 9999开关循环次数1输出功率 [m W ]时间 [h]0 10 20 30 40 50 60 Amplitude noise für Homepage und Datenbla tt0000020016012080400740760780800820I n t e n s i t y [n o r m .]wavelength [nm]Optical Spectrum 780nm飞秒光纤激光器 780 nmMenlo Systems GmbH T+49 89 189 166 0**********************Menlo Systems, Inc. T+1 973 300 4490************************Thorlabs , Inc. T+1 973 579 7227******************D-ELMO780-CN24/06/21规格E L M O 780E L M O 780 H P中心波长780 nm ± 10 nm平均功率>75 mW (typ. 85 mW)>140 mW (typ. 165 mW)脉冲宽度<100 fs (typ. 85 fs) 输出端口自由空间偏振线性，p-偏振**色散控制便携式 SHG 模块： 最长允许0.5米的外接光纤跳线*重复频率100 MHz (50-100 MHz ，若选用 VARIO)*在1560 nm 的输出端口***可切换780 nm /1560 nm 光纤耦合，1560 nm ，>180 mW ， (典型值210 mW), <70 fs (典型值 50 fs) 后可达0.8米可拆卸的偏振保持跳线第二个光纤耦合输出端口已包含第二个高功率输出端口若选用 MULTIBRANCH*欢迎来电查询价格。
光纤激光器原理
光纤激光器原理光纤激光器主要由泵浦源，耦合器，掺稀土元素光纤，谐振腔等部件构成。
泵浦源由一个或多个大功率激光二极管阵列构成，其发出的泵浦光经特殊的泵浦结构耦合入作为增益介质的掺稀土元素光纤，泵浦波长上的光子被掺杂光纤介质吸收，形成粒子数反转，受激发射的光波经谐振腔镜的反馈和振荡形成激光输出。
光纤激光器特点光纤激光器以光纤作为波导介质，耦合效率高，易形成高功率密度，散热效果好，无需庞大的制冷系统，具有高转换效率，低阈值，光纤激光器原理图1:峰值功率：脉冲激光器，顾名思义，它输出的激光是一个一个脉冲，每单个脉冲有一个持续时间，比如说10 ns(纳秒)，一般称作单个脉冲宽度，或单个脉冲持续时间，我们用t 表示。
这种激光器可以发出一连串脉冲，比如，1 秒钟发出10 个脉冲，或者有的就发出一个脉冲。
这时，我们就说脉冲重复(频)率前者为10，后者为1，那么，1 秒钟发出10 个脉冲，它的脉冲重复周期为0.1 秒，而1 秒钟发出1 个脉冲，那么，它的脉冲重复周期为 1 秒，我们用T 表示这个脉冲重复周期。
如果单个脉冲的能量为E，那么E/T 称作脉冲激光器的平均功率，这是在一个周期内的平均值。
例如， E = 50 mJ(毫焦)，T = 0.1 秒，那么，平均功率P平均= 50 mJ/0.1 s = 500 mW。
如果用 E 除以t，即有激光输出的这段时间内的功率，一般称作峰值功率(peak power)，例如，在前面的例子中E = 50 mJ, t = 10 ns,P峰值= 50 ×10^(-3)/[10×10^(-9)] = 5×10^6 W = 5 MW(兆瓦)，由于脉冲宽度t 很小，它的峰值功率很大。
脉冲能量E=1mj 脉宽t=100ns 重复频率20-80K 脉冲持续时间T=1s/2k=？秒平均功率P=E/T=0.001J/0.00005s=20WP峰值功率=E/t激光的分类：激光按波段分，可分为可见光、红外、紫外、X光、多波长可调谐，目前工业用红外及紫外激光。
光纤激光器
光纤激光器概述光纤激光器是一种利用光纤将激光能量传输的设备。
它利用光纤作为激光工作介质，通过激光的放大和功率增强，将激光信号传输到目标位置。
光纤激光器具有高能量密度、高光束质量、紧凑轻便和波长多样性等优势，被广泛应用于通信、材料加工、医疗和科学研究等领域。
工作原理光纤激光器的工作原理基于激光的受激辐射效应。
当外部能量输入到光纤中时，光纤中的活性物质（如掺铒离子、掺钕离子等）将吸收能量并跃迁到高能级。
随后，一部分活性物质的粒子将在受激辐射的作用下跃迁到低能级，并辐射出与输入能量相对应的光子。
这些光子首先经过光纤中的光放大介质，不断受到受激辐射的反复作用，形成一束相干的激光。
然后，通过光纤内部的光学元件（如光纤耦合器、准直器等），激光信号被调整为所需的波长和光束质量。
最后，激光信号从光纤的输出端口传输出来，可以用于不同的应用领域。
光纤激光器的特点高能量密度光纤激光器具有高能量密度的特点，能够将大部分的输入能量转化为激光输出能量。
这意味着光纤激光器可以提供高功率的激光，适用于需要大能量密度的应用，如材料加工、激光切割和激光焊接等。
高光束质量光纤激光器的光束质量很高，具有良好的光聚焦特性。
这意味着激光束可以被聚焦到很小的尺寸，从而提高能量密度和加工效果。
高光束质量使得光纤激光器在微细加工、精确切割和高精度测量等领域具有优势。
紧凑轻便光纤激光器相对于其他类型的激光器来说，具有紧凑和轻便的特点。
由于光纤本身具有柔性和可弯曲性，光纤激光器可以设计成各种形状和尺寸，便于安装和集成到不同的设备中。
这使得光纤激光器在便携设备和移动应用中得到广泛应用。
波长多样性光纤激光器可以根据应用需求选择不同的工作波长。
通过调整掺杂物的种类和含量，可以实现不同波长的激光输出。
这使得光纤激光器在通信领域具有应用潜力，并可以适应不同介质的材料加工需求。
应用领域通信由于光纤激光器具有高光束质量和波长多样性的特点，它被广泛应用于光纤通信领域。
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-光纤耦合输出
本文献由日成科技提供
可见光和红外光半导体 The visible light and infrared semiconductor laser can be 激光器都可以耦合到多 coupling to multimode optical 模光纤，通过光纤输出。 fiber, through the optical fiber to 光纤输出的优点是可以 output. The advantage of optical 随意改变光路方向，此 fiber outputting is to change the 类激光器多用于探测仪 light direction at will. These lasers are used to detector and 器及医疗仪器等。拨壹 medical equipment. Customers 叁零零贰玖玖壹捌捌叁， can require the facula or length 零贰玖陆捌伍捌壹柒零 of the optical fiber. 捌 /玖 lye 光纤出口光斑大小和光 纤长度可由客户选