高功率光纤耦合半导体激光器(ST)要点

光纤激光器哪家好，激光器品牌哪个好随着激光技术的不断发展，激光应用已经渗透到科研、产业的各个方面，在汽车制造、航空航天、钢铁、金属加工、冶金、太阳能以及医疗设备等领域都起到重要作用。

激光设备的核心就是激光器，我国各大激光设备企业不断地加大技术开发投入，虽然已经取得了一定的成就，各种激光设备实现国产化，达到国际领先水平，但是在主力激光器，超大功率激光器依然依赖进口，以致激光设备价格大幅度上涨，制约了我国激光加工产业的发展，另一方面，国外不少的激光加工企业看准中国激光加工的广大市场前景，纷纷入驻我国的沿海城市，冲击我国激光加工产业，国际竞争国内化。

光纤激光器哪家的最好下面总结目前市场上应用于工业制造领域的激光器主要企业，光纤激光器品牌：国内的是锐科、创鑫，国外的有美国相干，IPG，SPI，通快，JK laser （GSI的品牌子公司）等等，从质量上看，进口的光纤激光器比国产的要好些，而价格方面也贵些，主要看你们公司的预算在什么范围，对光纤激光器的出光率和耐用度有什么要求，需要根据自身设备来选择，适用就好！以供想采购激光焊接、激光切割、激光打标等企业提供相应的参考.排名不分先后。

美国光纤激光器哪家的好——相干（Coherent）公司相干公司成立于1966年，是世界第一大激光器及相关光电子产品生产商，产品服务于科研、医疗、工业加工等多个行业；秉承40年的激光制造经验和创新精神，致力于提供一流的商业化激光器，促进科学研究不断进步、生产制造行业生产力和加工精度的不断提高；其全球化的销售、客户服务和技术支持网络更为客户提供全球范围内的合作和服务。

相干公司能够提供更全面的激光器和激光参数测量产品，包括：氩/氪离子激光器、CO2激光器（10.6μm、9.4μm、调Q、可调谐、单频、THz源）、半导体激光器(375nm、405nm、635nm、780-980nm)、钛宝石连续可调谐激光器、准分子激光器、脉冲染料激光器、钛宝石超快激光器及放大器、半导体泵浦固体激光器（1064nm、532nm、355nm、266nm）、功率计、能量计、光束质量分析仪和波长计等。

光纤耦合器损耗多少正常一、光纤损耗的标准电信工业联盟（TIA）和电子工业联盟（EIA）携手制定了EIA/TIA标准，该标准规定了光缆、连接器的性能和传输要求，如今在光纤行业中被广泛接受和使用。

EIA/TIA标准明确了最大衰减是光纤损耗测量时最重要的参数之一。

实际上，最大衰减是光缆的衰减系数，以dB/km为单位。

下图显示了在EIA/TIA-568规范标准中不同类型光缆的最大衰减。

二、如何计算光纤损耗若想检测光纤链路是否能正常运行，那么就需要计算光纤损耗、功率预算以及功率裕度，计算方式如下。

1、光纤损耗的计算公式在光纤布线中，经常需要在一条确定长度的线路上计算最大损耗。

光纤损耗计算公式：总链路损耗（LL）=光缆衰减+连接器衰减+熔接衰减（如果还有其他组件（如衰减器），可将其衰减值叠加）光缆衰减（dB）=最大光纤衰减系数（dB / km）×长度（km）连接器衰减（dB）=连接器对数×连接器损耗（dB）熔接衰减（dB）=熔接个数×熔接损耗（dB）如上述公式所示，总链路损耗是一段光纤内最坏变量的最大总和。

需要注意的是，以该种方式计算出的总链路损耗只是一种假设值，因为它假定了组件损耗的可能值，也就是说光纤实际的损耗取决于各种因素，损耗值可能会更高或更低。

2、下面以实际案例为例演示如何计算光纤损耗。

两栋建筑之间安装了单模光纤，传输距离为10km，波长为1310nm。

同时，该光纤拥有2个ST连接器和1个熔接头。

光缆衰减——根据上述的标准表格，波长为1310nm的室外单模光缆的最大衰减值为0.5dB / km，因此光缆衰减值为0.5dB / km×10km=5dB。

连接器衰减——因为使用了2个ST连接器，而每个ST连接器的最大损耗为0.75dB，因此连接器衰减为0.75dB×2=1.5dB。

在实际计算中，连接器的插损可参考供应商提供的规格值。

熔接衰减——在TIA/EIA标准中规范了，熔接的最大损耗为0.3dB，因此熔接衰减为0.3dBx1=0.3dB。

1.1.光纤通信：以光波为载频，以光纤为传播媒介的通信方式。

2.工作区域：近红外区，波长0.8～1.8μm ，对应的频率为167～375THz 。

3.光纤通信的优点：传输频带宽，通信容量大；损耗低，中继距离远；抗电磁干扰能力强，无串话；保密性好；光纤细，光缆轻；资源丰富，节约有色金属和能源；经济效益好；抗腐蚀、不怕潮湿。

4.光纤通信系统结构图及各部分作用：电端机对来自信源的信号进行处理，如模/数变换、多路复用处理。

光发送机吧输入电信号转换为光信号，并用耦合技术把光信号最大限度地注入光纤线路。

光纤光缆把来自光发送机的光信号以尽可能小的畸变和衰减传输到光接收机。

2.1光纤结构：折射率较高的纤芯、折射率较低的包层和外面的涂覆层。

2.光纤的分类及每类光纤的特点：按光纤中传输的模式数量，分为多模光纤（芯径大，容易注入光功率，可以使用LED 作为光源。

但存在模间色散，只能用于短距离传输）和单模光纤（单模光纤只能传输基模，它不存在模间时延差，色散小，这对于高码速长途传输是非常重要的。

但是芯径小，较多模光纤而言不容易进行光耦合，需要使用半导体激光器LD 激励）。

按光纤截面上折射率分布，阶跃型（光纤纤芯及包层的折射率都为一常数，为满足全反射条件，纤芯的折射率高于包层的）和渐变型（减少了模式色散，提高光纤带宽，增加传输距离）。

按ITU-T 建议分类，G.652光纤：在1310 nm 工作时，理论色散值为零。

在1550 nm 工作时，传输损耗最低。

G.653：零色散点从1310 nm 移至1550 nm ，同时1550 nm 处损耗最低。

G.654：纤芯纯石英制造，在1550 nm 处衰减最小(仅0.185dB/km)，用于长距离海底传输。

G.655：引入微量色散抑制光纤非线性，适于长途传输。

3.制造光纤的两种方法：直接熔化法、汽相氧化法。

4.光纤的两种传输原理方法：波动理论法，射线法。

5.光纤的光学特性：光纤的光学特性有折射率分布、最大入射角、最大理论数值孔径、模场直径及截止波长等。

半导体激光to封装介绍半导体激光器是一种将电能转化为光能的器件，具有小尺寸、高效率和长寿命等优点，因此在通信、医疗、工业等领域得到广泛应用。

然而，半导体激光器的裸片形式无法直接应用于实际工程，需要进行封装才能满足实际需求。

本文将深入探讨半导体激光器从裸片到封装的过程。

裸片制备在进行半导体激光器封装之前，首先需要制备裸片。

裸片制备的过程包括以下几个关键步骤：1. 衬底选择选择合适的衬底材料对于裸片制备至关重要。

常用的衬底材料有砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）等。

不同的衬底材料具有不同的物理性质和应用特点，需要根据具体需求进行选择。

2. 外延生长外延生长是制备裸片的关键步骤之一。

通过外延生长技术，可以在衬底上沉积出具有特定结构和组分的半导体材料。

外延生长技术包括金属有机化学气相外延（MOCVD）、分子束外延（MBE）等。

3. 结构定义在外延生长之后，需要进行结构定义，即使用光刻和蚀刻技术将所需的结构图案转移到外延层上。

结构定义的准确性和精度对于后续工艺步骤的成功至关重要。

4. 加工和测试加工和测试是裸片制备的最后两个步骤。

在加工过程中，通过刻蚀、沉积、光刻等工艺，将外延层加工成所需的器件结构。

测试过程中，对器件进行电学和光学测试，以验证其性能和品质。

封装技术裸片制备完成后，需要进行封装才能应用于实际工程。

半导体激光器的封装技术包括以下几种常见方式：1. 焊接封装焊接封装是一种常见的封装方式，通过将裸片与封装底座焊接在一起，实现器件的封装。

焊接封装具有结构简单、可靠性高的优点，适用于大规模生产。

2. 焊接与球栅封装焊接与球栅封装（WLP）是一种先进的封装技术，主要应用于集成度较高的半导体器件。

WLP封装将裸片直接焊接在封装底座上，并使用微小的球栅连接器进行电连接，具有尺寸小、功耗低等优点。

3. 光纤耦合封装光纤耦合封装是将半导体激光器与光纤进行耦合，实现光信号的传输和接收。

光纤耦合封装具有灵活性高、可靠性好的特点，广泛应用于通信领域。

第3张光纤无源器件介绍在光纤通信的传输系统中，除了必备的光终端设备、电终端设备和光纤之外，在传输线路中还需要各种辅助器件以实现光纤与光纤之间或光纤与端机之间的连接、耦合、合／分路、线路倒换以及保护等多种功能。

相对于光电器件，如半导体激光器、发光二极管、光电二极管以及光纤放大器等光“有源器件”而言，这一类本身不发光、不放大、不产生光电转换的光学器件，常被称之为光“无源器件”。

无源器件的种类繁多，功能及形式各异，但在光纤通信网络里是一种使用性很强的不可缺少的器件。

主要的无源器件有光纤连接器、光缆连接器、光纤耦合器、光开关、光复用器(合波器和分波器)、光分路器、光隔离器、光衰耗器、光滤波器，等等。

它的作用概括起来主要是：连接光波导或光路；控制光的传播方向；控制光功率的分配；控制光波导之间、器件之间和光波导与器件之间的光耦合；以及合波和分波等作用。

需特别指出，由于生产光“无源器件”的厂家众多，且品种、结构、外貌各异，价格也不菲，因此实验箱中所涉及的光“无源器件”远不能代表该类器件的全貌。

各学校可根据自己教学的需要和开设特殊实验内容的要求，在该实验箱基础上添置更多的光“无源器件”，增加新的实验内容。

本章节的实验目的是让学生对光纤通信中这一类基本器件的某种结构及相关性能指标有一个基本了解，熟悉光“无源器件”性能指标的测量方法和光学测量仪器的使用方法，为今后的实践打下一个良好的基础。

“JH5002型光纤通信原理综合实验系统”现在的光“无源器件”基本配置见表。

一、光纤连接器光纤连接器又叫光纤活动连接器、或叫活接头。

这是用于连接两根光纤或光缆形成连续光通路的可以可拆卸重复使用的光“无源器件”，被广泛应用在光纤传输线路、光纤配线架和光纤测试仪器、仪表中，也是目前使用数量最多的光无源器件。

尽管光纤连接器在结构上千差万别，品种上多种多样，但按其功能可以分成如下几个部分：表光“无源器件”种类和数量配置连接器插头：插头由插针体和外部配件组成，用于完成在光纤器件连接中插拔功能。

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］。

光纤激光器出光原理光纤激光器是一种利用光纤作为激光介质的激光发射器件。

它具有高功率、高效率、小体积和方便控制等优点，在通信、医疗、材料加工等领域有着广泛应用。

光纤激光器的出光原理是通过激发激活介质中的原子或分子，使其处于激发态，然后通过受激辐射的过程，将光子能量转移到光纤中的其他原子或分子上，从而实现光的放大和激光发射。

光纤激光器的主要组成部分包括光纤、泵浦源、激光介质和谐振腔。

光纤是光传输的通道，它具有较高的折射率和低的损耗，能够有效地将光传输到激光介质中。

泵浦源是提供能量的装置，通常采用半导体激光器或光纤耦合二极管激光器。

激光介质是光纤激光器的核心部分，它决定了激光器的发射波长和性能。

谐振腔是光线在光纤中反射的路径，通过反射和增强光线，使得光能够在光纤中传输和放大。

光纤激光器的出光原理可以简单地分为三个步骤：泵浦、放大和激射。

首先，泵浦源产生的光束通过光纤耦合到光纤中，并被激活介质吸收。

激活介质一般是掺杂有稀土离子的光纤芯。

当激活介质吸收光束的能量后，其内部的激发态粒子数量增加，形成激发态粒子的粒子密度分布。

接下来，激发态粒子通过受激辐射的过程，将能量传递给光纤中的其他原子或分子。

这一过程中，激发态粒子发射出与刺激光束相同频率和相位的光子，激光的能量得到放大。

放大的光子经过反射和增强后，形成高质量的激光束。

激光束通过谐振腔的反射和增强，从光纤的一端射出。

谐振腔由两个反射镜组成，其中一个镜子是高反射镜，另一个是部分透射镜。

高反射镜使得光线在光纤中来回反射，并在激光介质中不断增强。

部分透射镜则使一部分激光能够逃逸出来，形成激光束。

光纤激光器的出光原理基于激活介质的受激辐射和光纤中的反射和增强过程，能够产生高功率、高质量的激光束。

光纤激光器具有许多优点，例如光束质量好、效率高、可靠性强和体积小等。

它在通信、医疗、材料加工等领域有着广泛的应用前景。

随着技术的不断进步，光纤激光器的性能将会进一步提高，应用范围也将会更加广泛。

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。

0实验二光纤活动连接器认知及性能测试（选）一、实验目的1、认知光纤活动连接器（法兰盘）。

2、了解光纤活动连接器在光纤通信系统中的作用。

二、实验内容1、认识和了解光纤活动连接器及其作用。

2、测量光纤活动连接器的插入损耗。

三、实验器材1、主控&信号源、25号模块各1块2、23号模块（光功率计）1块3、连接线若干4、光纤跳线2根5、光纤活动连接器（法兰盘）1个四、实验原理光纤活动连接器即光纤适配器，又叫法兰盘，是光纤传输系统中光通路的基础部件，是光纤系统中必不可少的光无源器件。

它能实现系统中设备之间、设备与仪表之间，设备与光纤之间以及光纤与光纤之间的活动连接，以便于系统接续、测试、维护。

它用于光纤与光纤之间进行可拆卸（活动）连接的器件。

它是把光纤的两个端面精密对接起来，以使发射光纤输出的光能量能最大限度地耦合到接收光纤中去，并使由于其介入光链路而对系统造成的影响减到最小。

目前，光纤通信对活动连接器的基本要求是：插入损耗小，受周围环境变化的影响小；易于连接和拆卸；重复性、互换性好；可靠性高，价格低廉。

光纤通信使用的光连接器按纤芯插针、插孔的数目不同分有单芯活动连接器和多芯活动连接器两类；单芯活动连接器的基本结构是插针和插孔。

由光纤连接损耗的计算可知，影响损耗的主要外在因素是相互连接的两根光纤的纤芯之间的错位和倾斜，所以在连接器的结构中，要求插针中的纤芯与插孔有很高的同心度，相连的两根插针在插孔中能精确的对准。

光连接器的类型有FC 、SC 、ST等，主要根据散件的形状来区分。

FC：螺纹连接，旋转锁紧；SC：轴向插拨矩形外壳结构，卡口锁紧；ST：弹簧带键卡口结构，卡口旋转锁紧。

各连接器插针套管的端面也可研磨抛光成平面、凸球面及一定角度面，此时根据插针套管的端面研磨的形状区分又可以分为PC、UPC、APC。

PC：平面；UPC：球面；APC：8度面。

例如FC/PC型即为:螺纹连接，插针套管截面为平面的连接器。