单模激光器专用的透镜光纤助力实现更高的激光耦合效率

2022-09-07 15:37

透镜光纤，又称光纤透镜或光纤微透镜，是对光纤端面加工制成具有透镜功能的一类产品。它可用于改变光纤模场大小、形状从而提高系统耦合效率，改变光路传输路径，减少折反光，改变尖端形状来适应于不同环境的成像、传感等。

除了半导体激光器光纤耦合以外，透镜光纤在硅光芯片耦合、光波导耦合、光纤输出扩束和医疗内窥镜照明等领域的应用也逐步得到推广。

提升激光耦合效率的新办法

众所周知，半导体激光芯片发射的光源带有发散角，平行于芯片方向（慢轴）的发散角约为6～12°，垂直于芯片方向（快轴）的发散角约为30～40°（如图1），如果把一根光纤前端平磨后直接插到芯片的发光点去做耦合，在最好的情况下，也只能将30％左右的激光耦合到光纤，造成很大的激光损耗。

图1 半导体激光芯片发射的激光有发散角

为了实现最高的激光耦合效率，传统的办法是在激光芯片和光纤耦合端之间依次放置快轴准直透镜、慢轴准直透镜和聚焦透镜，把芯片发出的激光先准直后再通过聚焦透镜将激光耦合到光纤中，这种办法可以实现超过80％的耦合效率，但同时需要增加三个透镜物料和装配成本。

目前有一种新型的办法，即在光纤端面做透镜加工，该透镜对芯片发出的激光具有一定聚焦功能，可实现超过75％的激光耦合效率。该方案与半导体激光芯片小型化的要求完美结合，实现小巧高能的目标。福津光电目前已经实现这种透镜光纤批量生产，为客户提供高性价比的激光光纤耦合解决方案。

a．耦合效率＞80％ b．耦合效率≈30％ c．耦合效率＞75％

图2 三种不同的半导体激光器光纤耦合方案

图3 光纤透镜耦合应用场景

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