中红外高功率二极管激光器和模块

波长在1.8～2.3μm之间的高功率二极管激光器有许多新应用,如材料加工、加速烘干、外科手术、红外对抗及用于泵浦固态和半导体碟片激光器。本文给出了MBE生长的量子阱（AlGaIn）（AsSb）二极管激光器的结果,其单发射器的宽度在90～200μm之间;还对具有20%或30%填充因子的激光器靶条进行了一定处理。单发射器和激光靶条在连续工作时最大电光转换效率超过30%,在2200nm时一个30%填充靶条的功率甚至超过了15W。由于对这些中红外激光器的脉冲工作模式的研究持续升温,本文研究了不同脉冲时间和占空比的1940nm单发射器和激光器靶条。没有COMD的单发射器在电流为30A、脉冲时间为500ns、占空比为1%时功率超过9W。以前,大多数应用都需要光纤耦合输出功率,因此,对基于单发射器或激光靶条的光纤耦合模块进行了研制。基于单发射器的模块在波长为1870～1940nm之间时,在200μm芯径、NA=0.22时的耦合输出为600mW。在2200nm的输出功率为450mW,更值得一提的是基于GaSb的二极管激光器的输出波长超过2μm。几个激光靶条结合,600μm芯径光纤在1870nm输出激光20W。最后,我们在1870nm采用7靶条得到了50A准连续模式下的功率超过85W。     

光纤耦合二极管激光器

JOLD-100-CPXF-2P A与JOLD-x-CPXF-2P W光纤耦合二极管激光器具有高达140W的连续波光学输出功率,采用气体或自来水被动冷却,光纤芯直径分别为400μm与600μm,NA为0.22,中心波长880nm。适用于固态激光器与光纤激光器泵浦、材料处理及医学应用等。     

光纤耦合二极管激光器

JOLD-100-CPXF-2PA与JOLD—X—CPXF-2PW光纤耦合二极管激光器具有高达140W的连续波光学输出功率，采用气体或自来水被动冷却，光纤芯直径分别为400μm与600μm，NA为0．22，中心波长880nm。适用于固态激光器与光纤激光器泵浦、材料处理及医学应用等。     

光纤耦合二极管激光器

JOLD-100-CPXF-2PA与JOLD-x—CPXF-2PW光纤耦合二极管激光器具有高达140W的连续波光学输出功率。采用气体或自来水被动冷却，光纤芯直径分别为400μm与600μm，NA为0．22，中心波长880nm。适用于固态激光器与光纤激光器泵浦、材料处理及医学应用等。     

德国半导体激光器技术的新发展

高功率激光二极管泵浦模块。激光二极管泵浦模块与光纤激光器问的常用接口是直径100-200μm的光纤尾纤,其典型的数值孔径为0.12—0.22。这些二极管尾纤通常被接入光纤合束器,以进一步提高泵浦功率。为了实现千瓦级的输出功率,光纤激光采用主振荡功率放大（MOPA）结构,这需要具有更高功率（大于200W）的泵浦模块。     

美国新港公司研制出40W光纤耦合二极管激光器

美国光谱物理分公司一新港公司最近宣布推出一种新的钨钴钛系硬质合金（ProLite）系列，波长在808nm和940nm的40W光纤耦合二极管激光器，实现从800μm光纤中输出40W的连续功率。该产品采用防水封装并装有散热器。这些新型高功率光纤耦合光束是固态泵浦在工业、航空、防卫、医学和高性能与高可靠性产品市场研究等领域应用的首选。     

楔形光纤排与半导体激光器耦合技术研究

首先从半导体激光器列阵的发光特性出发,利用楔形光纤排对大功率半导体激光器列阵光束进行耦合,最后得到一只含有19个纤芯,每个纤芯为200μm,数值孔径为0.12的大功率半导体激光器光纤耦合模块,输出功率为32.48W, 耦合效率为81.2%.     

新产品

二极管激光器系统德国Uniqum .o .d .e .e股份公司生产的UM 780 0 / 1 0 0 / 2 0系列高能二极管激光器系统的功率为 7 8W ,波长为 80 8m。这种二极管激光器适用泵浦钕固体激光器、纳米材料加工、塑料焊接以及医用激光治疗仪。采用已获得专利权的微光学技术可以使激光二极管发射的非对称光束变成对称光束。该激光系统可制成小型密封包装结构。其特点是系统内置热电制冷器 ,采用SMA90 5连接器 ,工作温度为 2 5℃。 (No.2 6)二极管激光器德国Limo有限责任公司生产的HLU1 0 0F40 0 80 8光纤耦合二极管激光器采用40 0 μm光纤传光 ,功率为…     

高亮度光纤耦合二极管激光器的T-Bar设计

1 引言 二极管激光器(Laser Diode,LD)及其阵列(LaserDiode Array,LDA)具有体积小、重量轻、发光效率高、性能稳定、可靠性好和寿命长等优点,被认为是最具发展前途的激光器.二极管激光产品有单管、线阵、叠阵以及光纤耦合半导体激光器等几种类型,主要用于光存储、光通信、光电传感、泵浦以及直接材料加工等领域.高功率的二极管激光模块主要用于泵浦和直接材料加工,随着工业级激光器不断向更高功率发展,对二极管激光模块的亮度也提出了更高的要求.光纤耦合的二极管激光模块具有输出光束质量高、接近于点光源、光束方向易于调整和稳定性好等优点.是高亮度二极管激光器的理想解决方案.     

高功率阵列半导体激光器的光纤耦合输出

采用柱透镜对10单元阵列半导体激光器的输出光束进行了有效收集和预准直及多模光纤之间的耦合实验。激光器采用808nm波长、150μm条宽的发射单元,周期为1000μm,与200μm芯径平端光纤阵列的耦合效率高达75％,光纤输出功率7．5W,分析了影响耦合效率的主要因素。     

基于偏振折叠的光纤耦合实验研究

基于二极管激光器mini-bar的光纤耦合方式是一种降低耦合系统成本并提高整体转换效率的方法。提出一种偏振折叠的光束整形方式,并采用一种CW 50 W mini-bar进行了相关耦合系统的设计。针对mini-bar的特殊结构与散热需求,设计了针对mini-bar封装用的特种微通道冷却器,并通过封装实验结果验证设计有效。将10片封装在铜微通道冷却器上的CW 50W mini-bar组装成两列各5 bar的叠阵,实现了两列叠阵的激光束沿快轴方向的空间合成,合成后输出功率439 W,空间耦合效率97%。根据耦合系统的设计进行了400μm芯径、0.22 NA的光纤耦合实验,得到光纤输出端脉冲激光功率186.9 W,整体光光效率为52.2%。     

4.5 W中红外3.1 μm光纤气体激光器

在突破了高功率泵浦激光高效稳定耦合关键技术的基础上,利用～30 W的窄线宽1.5μm光纤激光放大器泵浦一段～8m长、充有300Pa乙炔的空芯光纤,实现了4.5 W的3.1μm波段中红外激光输出,这是目前中红外光纤气体激光器的最高输出功率,对应的光光转换效率(相对于泵浦源功率)约为14%。实验结果表明,光纤气体激光器具备输出高功率中红外激光的潜力。     

高亮度半导体激光器泵浦光纤耦合模块

采用一种阶梯排列结构的单管激光器合束技术制成了高亮度半导体激光器光纤耦合模块,可用于泵浦掺Yb3+大模场双包层光纤激光器。利用微透镜组对各单管半导体激光器进行快慢轴准直,在快轴方向实现光束叠加,然后通过两组消球差设计的柱面透镜组分别对合成光束快慢轴方向进行聚焦,耦合进入光纤。实验中将6只输出功率为6 W 的976 nm单管半导体激光器输出光束耦合进芯径为105 m、数值孔径为0.15的光纤中,当工作电流为6.2 A 时,光纤输出功率达29.0 W,光纤耦合效率达到80.1%,亮度超过4.74 MW/cm2-str。     

33.8W高效率中红外2.8μm光纤激光器

为了提升中红外光纤激光器的功率和效率,基于掺铒氟化物光纤的高效热管理技术、高性能中红外光纤端帽制备技术和高功率泵浦激光的高效耦合技术,利用高功率976 nm半导体激光器,单端泵浦8 m长、掺杂铒离子的摩尔分数为7%的氟化物增益光纤,实现了33.8 W的中红外2.8μm激光输出,据我们所知,这是单端泵浦中红外光纤激光器的最高功率水平,此时激光器的光光转换效率达26.4%。     

双激光二极管bar条光纤耦合技术

对半导体激光器阵列bar光纤耦合技术进行了分析和模拟,研制了双bar光纤耦合模块,成功地将双bar条通过偏振合束的方法耦合进芯径为400μm、数值孔径为0.22的光纤,其连续功率为60W,功率密度为4.8×104W/cm2.     

多线阵半导体激光模块

Dilas公司现可提供光纤耦合的多线阵半导体激光模块．输出功率为130W或200W,光纤芯径为200μm,数值孔径为0．22。对于808nm,915nm,940nm和980nm的激光允许无包层光纤的耦合,模块中的激光线阵为4条或6条,传导冷却,线阵在模块内叠加．叠阵光束的耦合方式为偏振耦合。模块和光纤连接器的冷却采用的是工业级的水冷器,使模块具有低成本的优势。     

透镜组耦合793nm LD抽运掺Tm~(3+)光纤激光器

为了实现2μm激光高效输出,采用793nm激光二极管端面抽运掺Tm3+光纤激光器的方法设计了抽运光耦合系统,分析了掺Tm3+光纤激光器的交叉弛豫效应及热效应,并进行了相关的实验研究。结果表明,获得耦合系统的耦合效率为84%;当入纤抽运光功率为70W时,获得34W激光输出,斜率效率为59%,中心波长为2001.2nm,光束质量M2≤1.2。该研究结果对掺Tm3+光纤激光器的设计具有指导意义。     

800～1500nm光纤耦合多模泵浦模块与宽接触半导体激光器的进展

介绍了波长为8xxnm,9xxnm和14xxnm的光纤耦合泵浦模块与宽接触半导体激光器的最新进展。发射波长808nm,出光孔径为200μm的宽接触半导体激光器,连续输出功率11W,脉冲输出功率30W,可以被直接使用。应用于打印领域、发射波长830nm的泵浦模块展现了优良的特性,在连续功率为1W时,功率稳定范围为2%,95%的功率可以耦合到数值孔径为0.12,芯径为50μm的光纤中。发射波长为808nm,应用于泵浦的宽接触半导体激光器最高功率为18W,电光转换效率为64%。9xxnm泵浦模块的其中一项改进是内置反馈保护（在1060nm时〉30dB）,由此可以保证光纤激光器的峰值功率在千瓦以上时,该模块可以安全运行。对于出光孔径100μm,发射波长为14xxnm的宽接触半导体激光器,输出功率为3W,斜率效率0.64W/A,电光转换效率46%。     

光纤激光器的应用

作为第三代激光技术的光纤激光器由于采用了双包层分叉光纤和高功率的多模半导体二极管，输出功率已经实现10000W，应用范围已突破狭窄的光纤通讯网络，在激光加工、激光医疗等行业得以日益广泛的应用。光纤激光器具有绝对理想的光束质量、超高的转换效率、完全免维护、高稳定性以及体积小等优点，将对传统的激光行业产生巨大而积极的影响，从而改写光应用的历史篇章。     

特种光纤推动光纤激光器发展

光纤激光器的快速发展使其在性能上可与传统的二极管抽运固体激光器（DPSSL）相媲美,再过18个月,光纤激光器将会进入到实际的工业应用中,这缘于几个方面的进步,二极管亮度和可靠性能的提高、二极管和光纤之间耦合效率的提高及特种光纤在结构方面的改进。另外,由于通讯业繁荣带来相关领域的发展,光纤激光的组件也表现出适合通信应用的高稳定性。