半导体光纤耦合输出

半导体耦合芯片
C-mount（功率为0-5w)
半导体耦合芯片
C-mount
半导体耦合芯片
TO封装
半导体耦合芯片
准直后的激光器单元
半导体耦合模块
模块总体装配图
半导体耦合模块
2合1偏振合束实物图
半导体耦合模块
激光器外壳外壳体
半导体耦合模块
激光器的外壳体与上盖面（厚度一般为0.5mm，不超过1mm） 一般采用平行缝焊技术。保证激光器的气密性。
半导体耦合模块
半导体耦合模块
激光器特性
半导体耦合模块
光谱特性
半导体耦合模块
半导体耦合模块
半导体耦合模块
半导体耦合模块
高亮度激光器采用基于单管的“多单管”光纤耦合技术， 将多路分立的半导体激光器发出的光束经过整形、重新排 列、合束后，耦合进入单根光纤，从而达到高亮度输出。
应此对单管半导体激光器的光束准直，聚焦耦合的了解很 有意义。其次通过空间，偏振，波长合束等方式实现高功 率输出。
半导体耦合模块
光纤连接器接头
半导体耦合模块
光纤连接器接头 SMA-905
半导体耦合模块
光纤连接器接头
陶瓷插芯的端面一般为8°，目的是减少回波损耗。 为了增加透过率，同时可以在入射面和出射面镀相应波长
的增透膜。
半导体耦合模块
产品图 单模耦合输出
半导体耦合模块
产品图 多单管耦合输出
光纤简介
光纤结构示意图
半导体激光器准直
柱透镜耦合
柱透镜可以利用其特殊的结构，可以将在其径向方向上的 光线发散角进行有效地压缩。这种耦合方式主要取决于透 镜的尺寸、透镜与激光的距离，同时也与透镜的折射率有 关。在其他条件不变的情况下，透镜半径减小，可是耦合 效率增大。这是因为较小的透镜半径可以使激光束汇聚成 较小的模场半径的光束，从而与光纤的模场半径相匹配。
激光在光纤中传输的全反射条件。 Dlaser < Dcore
θlaser < 2arcsin(NA)
激光与光纤的耦合条件
Dlaser和 Dcore分别为激光光斑直径和纤芯直径, θlaser为激光发散全角。
光纤耦合的耦合条件
半导体激光器的发光特性
半导体激光器发出的光
光纤简介
光纤是光导纤维的简写，是一种由玻璃或塑料制成的纤维， 可作为光传导工具。传输原理是‘光的全反射’。
在激光器工作过程中，控制温度也是一个很重要的方面。
总结
以上内容是我对半导体激光器的光纤耦合输出的内容的一 些理解，希望和大家共同学习，讨论。
谢谢！
传输示意图
光纤简介
NA与光纤最大孔径角关系。
光纤简介
传输模式：单模光纤（含偏振保持光纤、非偏振保持光 纤）、多模光纤。
折射率分布：阶跃（SI）型光纤、近阶跃型光纤、渐变 （GI）型光纤、其它（如三角型、W型、凹陷型等）。
多模光纤的两种主要折射率分布。 如下图
光纤简介
阶跃（SI）型光纤 （左） 渐变（GI）型光纤 （中）
半导体激光器准直
激光光束
半导体激光器准直
LD光斑图
半导体激光器准直
LD光斑图
半导体激光器准直
快轴准直调整示意图
半导体激光器准直
快轴准直前后出射光束的光斑图样
半导体激光器准直
准直透镜位于不同的位置时，准之后出射光斑形状
半导体激光器准直
准直光路图
半导体激光器准直
半导体激光器快轴准直实物图
半导体激光器
光纤耦合输出
光纤耦合输出
单管半导体激光器光纤耦合模块
光纤耦合输出
nLIGHT 半导体激光器光纤耦合模块
激光与光纤的耦合条件
在激光与光纤耦合时，想要得到较高的耦合效率，即把激 光完全耦合进光纤，不但要
求激光束直径要小于光纤的纤芯直径，而且激光束的发散 角也要小于光纤的孔径角，满足
柱透镜耦合要求所选用的柱透镜直径要和光纤纤芯直径相 当，而且要求激光器、柱透镜、光纤三者的相对位置要极 其精确，才能获得较高的耦合效率。
半导体激光器准直
等效接收角与光纤孔径角的关系曲线
半导体激光器准直
圆柱微透镜(去掉涂覆层的石英光纤）的焦距与光纤半径 的关系为：
其中，f为柱透镜焦距；r为柱透镜半径；n为柱透镜的折 射率。由公式可知，n越大透镜的会聚能力越强。
半导体耦合模块
热敏电阻温控
半导体耦合模块
光纤耦合输出调节平台
半导体耦合模块
激光传能光纤 玻璃包层阶跃型特种多模光纤（SIMM） 产品应用
● 光纤传感和激光能量传输
● 数据通信、局域网和有限电视
● 医疗设备应用
● 光学设备和连接器
半导体耦合模块
产品特性 ● LED和激光光源的高效耦合
光纤裸纤一般分为三层：中心高折射率玻璃芯（芯径一般 为50或62.5μm），中间为低折射率硅玻璃包层（直径一 般为125μm），最外是加强用的树脂涂层。光线在纤芯传 送，当光纤射到纤芯和外层界面的角度大于产生全反射的 临界角时，光线透不过界面，会全部反射回来，继续在纤 芯内向前传送，而包层主要起到保护的作用。
半导体激光器合束
双曲面透镜
半导体激光器合束
双曲面透镜特别适合于发光面宽度大于光纤芯径时。比如 半导体的发光面尺寸为1um×100um近光纤直径为50um的多 模光纤。
半导体激光器合束
808半导体激光器12进1示意图，如下。
半导体激光器合束
在红外显示卡上面的图像
半导体激光器合束
快慢轴准直后的光路图
半导体激光器合束
扩束系统 伽利略扩束镜组
激光扩束M比等于透镜的焦距比，即：
半导体激光器合束
半导体激光器合束
半导体激光器合束
聚焦耦合系统和光纤输入端的聚焦光斑图
半导体激光器合束
耦合透镜焦距
计算公式：
半导体激光器合束
是数值孔径为NA的光纤最大入射角。
半导体耦合芯片
F-mount （功率为0-10w)
反射镜耦合示意图
半导体激光器合束
柱状楔形微透镜光纤
光纤束耦合法结构图
半导体激光器合束
19合1
半导体激光器合束
7合1
半导体激光器合束
7合1实物图
半导体激光器合束
600um裸石英光纤耦合
半导体激光器合束
多单管光纤耦合半导体激光器（12合1）
半导体激光器合束
光纤耦合系统分成准直系统、偏振系统、扩束系统和聚焦 系统。
● 高功率光能量传输应用
● 良好的剥离性能
● 从红外到紫外全波段应用
半导体耦合模块
产品指标
半导体耦合模块
产品特点
● 数值孔径（NA）范围从0.10到0.34 ● 包芯比（CCDR）范围从1.05到1.4 ● 光纤芯径从40μm到800μm ● 提供客户定制的预制棒和掺氟衬管
半导体耦合模块
光纤连接器接头 FC
半导体激光器准直
D 型非球面柱透镜准直
半导体激光器合束
单管光纤耦合半导体激光器
半导体激光器合束
美国Nlight公司56个10W单元器件耦合进入NA=0.22，芯径 200um的光纤，输出功率达到500W，耦合效率大于60%。
光纤耦合模块图如下图所示：
半导体激光器合束
半导体激光非相干合束技术 1.空间合束技术
耦合系统进行耦合。
在在聚焦系统之前，快慢轴焦距没有交集，在这种情况下 一般有两种方式进行耦合。第一种方案利用柱透镜对快轴 慢轴进行分别聚焦，但是该方式的慢轴透镜焦距非常短， 这样柱透镜像差非常大。第二种方案：首先使用扩束透镜 组对慢轴方向的光束进行调整，让快轴和慢轴的聚焦透镜 焦距出现交际，让后再用一个消球差的非球面透镜或者一 组透镜组进行聚焦。
光纤简介
光纤的基本结构
光纤简介
典型结构简图
光纤简介
数值孔径： 入射到光纤端面的光并不能全部被光纤所传输，只是在某
个角度范围内的入射光才可以。这个角度就称为光纤的数 值孔径。光纤的数值孔径大些对于光ห้องสมุดไป่ตู้的对接是有利的。
数值孔径计算公式，n1为纤芯折射率。
光纤简介
光束进入光纤光路图。
光纤简介
以半导体激光器为例，半导体激光器发出的光在平行于 p-n结方向的发散角约为 10o，垂直于 p-n结方向的发散 角约为 40o。将柱透镜(通常为一段去掉包层的光纤)沿 平行于 p-n结方向放置于 LD前，如图下图所示。
半导体激光器准直
柱透镜光纤耦合原理图
半导体激光器准直
R为柱透镜半径，z为激光器到柱透镜的距离。柱透镜径向 方向上的光线经过在柱透镜侧壁上的两次折射后，被强烈 的压缩，满足光纤的数值孔径角，极大地提高了耦合效率。 如通过使用柱透镜将激光与数值孔径为 0.06(孔径角为 2°)的光纤来进行耦合。通过控制柱透镜半径 R和激光器 到柱透镜的距离 z，来扩大光纤的等效接收角。由图 下 图柱透镜耦合等效接收角可看出，当 z/R=0.16时，发散 角在 42°之内的光束均能耦合进光纤中。
半导体激光器合束
偏振合束
半导体激光器合束
偏振合束原理图
半导体激光器合束
波长合束
半导体激光器合束
波长合束原理图
波长合束RGB 红绿蓝激光器
半导体激光器合束
3合1
半导体激光器合束
4合1
半导体激光器合束
FAC
半导体激光器合束
SAC
半导体激光器合束
4合1
半导体激光器合束
半导体激光器合束
采用两排并列阶梯热沉，高度间隔1mm。
半导体激光器合束
偏振合束光路
半导体激光器合束
偏振合束后的光斑图。
半导体激光器合束
聚焦系统
半导体激光器合束
输出光束
半导体激光器合束
光纤端面处光斑图
半导体激光器合束
光纤耦合模块光路图
半导体激光器合束
扩束系统 在聚焦系统之前，快慢轴焦距有交集，可以用同一焦距的