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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

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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