常见问题解答

一、 光纤耦合输出半导体激光器有什么好处?

                半导体激光器发光单元直接输出的激光光束为椭圆形不对称高斯光束,其发散角大,光斑极不均匀,在一些应用领域中,必需对其进行整形和光斑均匀化处理。常用整形方式有两种:光学透镜整形和光纤耦合整形。单纯光学透镜整形可以将光束压缩为长方形但光斑均匀性较差,且使用不灵活。通过光纤耦合,光纤输出的光斑为圆形对称光斑且均匀性较好,光束质量得到改善;同时光纤耦合是实现激光柔性传输的重要手段,大大加强了半导体激光器的灵活性和可操作性,在医疗、加工等领域中使用更灵活方便。凯普林专注于光纤耦合,主要提供光纤耦合半导体激光器。

 

二、 什么是基于单管的光纤耦合方式?

         凯普林提供的激光器均基于单管的光纤耦合方式,产品包括单管耦合系列、多单管耦合系列以及光纤捆绑模块系列。单管的耦合方式是将单支LD管芯发出的光耦合到光纤中,经过生产封装后得到一定输出功率的半导体激光器。单管耦合系列波长从405nm976nm,功率2mW10W。多单管纤耦合系列是采用多单管耦合技术,将几支甚至几十支LD通过合理的光路设计实现光束叠加,从而耦合进入光纤,波长从450nm976nm,功率可实现1.6W200W。光纤捆绑模块是将多支光纤耦合后的激光器组件的光纤捆绑后经合束器合束再耦合到光纤输出,波长可从450nm-1550nm,功率可达300W。一般高功率激光器均采用后两者的方式。

 

三、 从光纤输出的光斑是什么样的?

         简单来讲,从光纤输出的光斑一般为带有一定发散角的圆形光斑。具体光斑大小与光纤芯径有关,发散角的大小由光纤数值孔径决定。常用光纤分为单模和多模,单模芯径从2.9μm9μm,多模芯径从50μm400μm,数值孔径一般为0.15NA0.22NA。数值孔径是指光束在光纤内发生全反射传输的最大入射角度的正弦值,可简单视为激光出纤后的发散角,0.22NA代表发散角(半角)约12.5°,0.15NA代表发散角约8°。

 

四、 光纤连接头都有哪些种类?各有什么特点?

         凯普林可提供国际通用的标准光纤连接头,按其结构可分为FCFC/PCFC/APC)、STSMA-905三种类型。外观如下图所示。其中,FC紧固方式为螺丝扣,采用陶瓷插芯,对接端面有平面(PC)和带有8°角斜面(APC),此类连接器优点是牢靠。ST固定方式为卡接式,插入后旋转半周有一卡口固定,操作简便。SMA-905采用螺纹锁紧的固定方式,一般多为金属直接加工而成,常用在大功率激光器中,其优点为耐高温,散热快。

 

五、 激光器中心波长是如何定义和测量的?

               通常凯普林产品所标定的激光中心波长是在一定温度时,额定功率下测得的光谱半高全宽中心位置所对应的波长,半高全宽是指光谱峰值两侧强度下降到峰值一半时所对应的波长差。一般情况中心波长由半导体材料决定,但因温度、电流对半导体激光器的波长影响较大,故随着电流和温度的变化激光器中心波长会发生漂移。

 

六、 如何为半导体激光器选择制冷方式?

         激光器常用制冷方式分为风冷和水冷。根据激光器功率及功耗计算出所需散热量的大小,从而选择合适的制冷方式;一般情况,单支激光器可采用直接加风扇或TEC制冷片,简单易行。多支高功率激光器根据散热量选择水冷板,或采用TEC制冷片加风扇。

 

七、  凯普林光电可提供哪些半导体激光器配套产品?

                除了高品质半导体激光器之外,凯普林还可提供面向不同领域应用的配套产品,为客户提供相应的解决方案。例如针对科研应用可提供定制化的驱动电源、聚焦镜、准直镜等,针对印刷CTP行业的密排,针对成像照明等领域的光学镜头,以及通用的光纤耦合器、连接器。

其中,定制化半导体激光器驱动电源可有以下几个方面实现。

a.  电路类型:

恒流:通过恒定的供电电流对激光器出光稳定性进行控制。

恒功:通过激光器内部光电二极管PD反馈值对激光器电流进行微调,实现激光器输出功率稳定。

b.  外型及功能选择:

机壳式系统:将光纤耦合半导体激光器组装到机箱内部进行控温,机箱面板输出光纤,液晶面板显示相关参数,可实现功率连续可调,激活与待机等功能。

电路板式系统:为客户提供定制化产品,可单独提供驱动裸板以及激光器控温模块,便于客户配合其他设备集成整机系统。

c.  电源可提供的工作方式(连续、脉冲、单脉冲)

可实现连续、脉冲、单脉冲工作方式的切换。通过TTL脉冲电调制实现激光器脉冲工作,响应高低电平0-5V,支持内置脉冲信号源并同步输出脉冲信号便于检测。

 

八、 操作半导体激光器时有哪些需要注意事项?

    1. 安全防护

激光器工作时,避免激光照射眼睛和皮肤,更不能直视,必要时可佩戴激光防护镜,尤其对不可见光波段的激光更应了解其功率安全级别,避免受到伤害。

    2. 静电保护

运输、储存、使用时必须采取防静电措施,运输和储存过程中引脚之间需连接短路线保护,使用时操作人员需佩戴防静电手环。

    3. 避免浪涌

浪涌是一种突发性的瞬间电脉冲,半导体激光器瞬时承受过电压可使PN结击穿,在瞬时过电压下的正向过电流所产生的光功率可以使解理面损伤。为避免浪涌,半导体激光器的驱动电源应采用慢启动措施,保证激光器有良好的电接触,若需要使用电位器调节激光器驱动电流和输出功率时,可与电位器串联一个限流电阻,避免因调节不慎,使驱动电流超过额定电流导致浪涌而损坏激光器。

    4.  管脚焊接

工作电流在6A以上的激光器请采用焊接方式连接引线,焊接点尽量靠近引脚根部,用力要适当,避免引脚弯折造成内部连接损坏。为防止电烙铁功率过大或焊接时间过长而是半导体激光器产生热击穿,应使用小功率(小于8W)电烙铁,温度低于260℃,焊接时间不超过10秒,同时注意防静电保护。

    5. 防污保护

激光器使用前需对光纤端面进行清洁处理,可用酒精擦拭,防止灰尘对激光产生的衍射、散射等损耗降低光斑质量,当激光器闲置时对连接头要加保护。

    6. 光纤弯折

       光纤不可大角度的弯折避免光纤被折断,弯曲半径要大于光纤包层直径的300倍,动态弯曲半径大于400倍。

 

 光纤连接头实物图