500W光纤耦合半导体激光模块

徐丹; 黄雪松; 姜梦华; 惠勇凌; 雷訇; 李强

doi:10.3788/IRLA201645.0606003

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

500W光纤耦合半导体激光模块

徐丹, 黄雪松, 姜梦华, 惠勇凌, 雷訇, 李强

文章导航 > 红外与激光工程 > 2016 > 45(6): 606003-0606003(6)

徐丹, 黄雪松, 姜梦华, 惠勇凌, 雷訇, 李强. 500W光纤耦合半导体激光模块[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(6): 606003-0606003(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0606003

引用本文:

徐丹, 黄雪松, 姜梦华, 惠勇凌, 雷訇, 李强. 500W光纤耦合半导体激光模块[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(6): 606003-0606003(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0606003

Xu Dan, Huang Xuesong, Jiang Menghua, Hui Yongling, Lei Hong, Li Qiang. 500 W fiber-coupled semiconductor laser module[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(6): 606003-0606003(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0606003

Citation:

Xu Dan, Huang Xuesong, Jiang Menghua, Hui Yongling, Lei Hong, Li Qiang. 500 W fiber-coupled semiconductor laser module[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(6): 606003-0606003(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0606003

500W光纤耦合半导体激光模块

doi: 10.3788/IRLA201645.0606003

1.
北京工业大学激光工程研究院,北京 100124

基金项目:

北京市科技计划(Z131110000613063)

详细信息

作者简介:
徐丹(1989-),女,硕士生,主要从事大功率半导体激光器光纤耦合方面的研究。Email:llm8984@163.com

中图分类号: TN248.4;TN243

500 W fiber-coupled semiconductor laser module

1.
Institute of Laser Engineering,Beijing University of Technology,Beijing 100124,China

摘要: 针对半导体激光器在工业领域的应用和光纤耦合可以实现柔性传输的特点,设计了光纤耦合半导体激光模块。采用光束整形技术、空间合束、偏振合束和光纤耦合等技术,将两组共10个整形后的半导体标准阵列进行合束,扩束后耦合入芯径400m、数值孔径0.22的镀增透膜光纤。在工作电流70 A时,光纤耦合前功率为545 W,光纤耦合后功率为518 W,光纤耦合效率高于95%,得到很高的光纤耦合效率,电光转换效率为43%,为下一步千瓦级光纤耦合半导体激光器的制备奠定了基础。
- 光纤耦合 /
- 半导体激光器 /
- 高耦合效率 /
- 光束整形 /
- 偏振合束
Abstract: The semiconductor laser is widely used in industrial fields, and fiber coupling enables flexible transmission. Accordingly, a 500 W high-efficiency fiber-coupled module was designed. The technologies of beam shaping, spatial multiplexing, polarization multiplexing and fiber coupling were used to couple ten bars into a laser beam. Ten bars were collimated by fast axis collimation lens. Then the beams were transformed, and collimated by slow axis collimation optics. And then the beam were combined. All the beam were focused into a multimode fiber(400m core diameter, NA=0.22) after expanding. Experimental results show that the laser output from the module can reach to 545 W in the current of 70 A, corresponding the laser output from fiber could reach to 518 W. High coupling efficiency as 95% was obtained, electro-optic conversion efficiency is 43%, which makes a foundation for kilowatt fiber-coupling semiconductor laser.
- fiber-coupled /
- semiconductor laser /
- high coupling-efficiency /
- beam shaping /
- polarization multiplexing

[1]	Gapontsev V, Moshegov N, Trubenko P, et al. High-brightness 9XX nm pumps with wavelength stabilization[C]//SPIE, 2010, 7853: 78531X.
[2]	Huang R K, Chann B, Burgess J, et al. Direct diode lasers with comparable beam quality to fiber, CO2, and solid state lasers[C]//SPIE, 2012, 8241: 824102.
[3]	Wolf P, Kohler B, Rotter K, et al. High-power, high-brightness and low-weight fiber coupled diode laser device[C]//SPIE, 2011, 7918(1): 79180O.
[4]	Stephan Strohmaier, Christoph Tillkorn, Peter Olschowsky. et al. High-power, high-brightness direct-diode lasers[J]. OPN Opt Photon News, 2010, 21(10): 25-29.
[5]	Gao Xin, Bo Baoxue, Qiao Zhongliang, et al. Single fiber coupling of multi-linear-diode-lasers[J]. Acta Photonica Sinica, 2010, 39(7): 1229-1234. (in Chinese)高欣, 薄报学, 乔忠良, 等. 多线阵半导体激光器的单光纤耦合输出[J]. 光子学报, 2010, 39(7): 1229-1234.
[6]	Zhang Jun, Peng Hangyu, Liu Yun, et al. Fiber-coupled diode laser flexible processing source for metal sheet welding[J]. Chinese Journal of Luminescence, 2012, 33(12): 1335-1341. (in Chinese)张俊, 彭航宇, 刘云, 等. 适用于金属薄板焊接的柔性光纤耦合半导体激光加工光源[J]. 发光学报, 2012, 33(12): 1335-1341.
[7]	左铁钏. 制造用激光光束质量、传输质量与聚焦质量[M]. 北京: 科学出版社, 2008: 7-23.
[8]	Karlsen Scott R, Price R Kirk,Reynold Mitch,et al. 100-W, 105-m, 0.15NA Fiber Coupled Laser Diode Module[C]//SPIE, 2009, 7198: T-1-71980T-8.

[1]	淡金川, 谭少阳, 王邦国, 肖垚, 邓国亮, 王俊. 波导结构对905 nm隧道结级联半导体激光器的光束质量和功率的影响 . 红外与激光工程, 2022, 51(5): 20210979-1-20210979-7. doi: 10.3788/IRLA20210979
[2]	王珂, 蔡军, 丁宇, 胡启立, 张乐. 中红外量子级联激光器偏振合束实验研究 . 红外与激光工程, 2022, 51(8): 20210679-1-20210679-5. doi: 10.3788/IRLA20210679
[3]	李娟, 俞浩, 虞天成, 苟于单, 杨火木, 王俊. 用于无线能量传输的高效率半导体激光器设计 . 红外与激光工程, 2021, 50(5): 20210147-1-20210147-8. doi: 10.3788/IRLA20210147
[4]	孙玉博, 熊玲玲, 张普, 王明培, 刘兴胜. 半导体激光器光束匀化系统的光学设计 . 红外与激光工程, 2019, 48(12): 1205003-1205003(6). doi: 10.3788/IRLA201948.1205003
[5]	辛光泽, 陈东启, 蔡毅, 白廷柱, 王岭雪. 提高半导体激光二极管功率密度的光束整形方法 . 红外与激光工程, 2019, 48(8): 805010-0805010(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0805010
[6]	孙舒娟, 谭昊, 孟慧成, 郭林辉, 高松信, 武德勇, 许放. 高亮度半导体激光器无输出耦合镜光栅外腔光谱合束 . 红外与激光工程, 2019, 48(3): 306006-0306006(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0306006
[7]	曹宇轩, 舒世立, 孙方圆, 赵宇飞, 佟存柱, 王立军. 中红外半导体激光器合束技术研究进展(特邀) . 红外与激光工程, 2018, 47(10): 1003002-1003002(8). doi: 10.3788/IRLA201847.1003002
[8]	柯熙政, 罗静, 雷思琛. 空间光耦合自动对准方法与实现 . 红外与激光工程, 2018, 47(1): 103009-0103009(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0103009
[9]	高志红, 张文喜, 孔新新, 冯其波. 宽发射面激光二极管光束整形系统的光学设计 . 红外与激光工程, 2018, 47(12): 1218006-1218006(5). doi: 10.3788/IRLA201847.1218006
[10]	米庆改, 王旭葆, 肖荣诗. 高功率半导体激光堆栈双波长合束及聚焦系统 . 红外与激光工程, 2018, 47(12): 1218003-1218003(6). doi: 10.3788/IRLA201847.1218003
[11]	刘翠翠, 王翠鸾, 王鑫, 倪羽茜, 吴霞, 刘素平, 马骁宇. 半导体激光器双波长光纤耦合模块的ZEMAX设计 . 红外与激光工程, 2018, 47(1): 105002-0105002(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0105002
[12]	陈琦鹤, 范杰, 马晓辉, 王海珠, 石琳琳. 用于半导体激光器的高效率复合波导结构 . 红外与激光工程, 2017, 46(11): 1106006-1106006(6). doi: 10.3788/IRLA201746.1106006
[13]	王立军, 彭航宇, 张俊, 秦莉, 佟存柱. 高功率高亮度半导体激光器合束进展 . 红外与激光工程, 2017, 46(4): 401001-0401001(10). doi: 10.3788/IRLA201746.0401001
[14]	吴华玲, 郭林辉, 余俊宏, 高松信, 武德勇. 500W级半导体激光器光纤耦合输出模块设计 . 红外与激光工程, 2017, 46(10): 1005005-1005005(6). doi: 10.3788/IRLA201756.1005005
[15]	李峙, 尧舜, 高祥宇, 潘飞, 贾冠男, 王智勇. 半导体激光器堆栈快轴光束质量计算的研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(1): 85-90.
[16]	王涛, 杜团结, 庄凤江, 吴逢铁. 全固态调Q激光器产生脉冲Bessel光束 . 红外与激光工程, 2014, 43(11): 3505-3509.
[17]	刘志辉, 石振东, 杨欢, 李国俊, 方亮, 周崇喜. 衍射微透镜阵列用于半导体激光光束匀化 . 红外与激光工程, 2014, 43(7): 2092-2096.
[18]	林平, 刘百玉, 缑永胜, 白永林, 王博, 白晓红, 秦君军, 朱炳利, 杨文正, 朱少岚, 高存孝, 欧阳娴. 基于半导体激光器的脉冲整形技术 . 红外与激光工程, 2014, 43(1): 103-107.
[19]	韩琦琦, 王强, 马晶, 谭立英. 振动对空间光-光纤耦合效率影响及补偿实验研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(3): 933-939.
[20]	胡黎明, 朱洪波, 王立军. 高亮度半导体激光器泵浦光纤耦合模块 . 红外与激光工程, 2013, 42(2): 361-365.

点击查看大图

计量

文章访问数: 304
HTML全文浏览量: 33
PDF下载量: 202
被引次数: 0

500W光纤耦合半导体激光模块

doi: 10.3788/IRLA201645.0606003

1. 北京工业大学激光工程研究院,北京 100124

作者简介:
徐丹(1989-),女,硕士生,主要从事大功率半导体激光器光纤耦合方面的研究。Email:llm8984@163.com

收稿日期: 2015-10-05
修回日期: 2015-11-08
刊出日期: 2016-06-25

基金项目:

北京市科技计划(Z131110000613063)

中图分类号: TN248.4;TN243

关键词:

摘要: 针对半导体激光器在工业领域的应用和光纤耦合可以实现柔性传输的特点,设计了光纤耦合半导体激光模块。采用光束整形技术、空间合束、偏振合束和光纤耦合等技术,将两组共10个整形后的半导体标准阵列进行合束,扩束后耦合入芯径400m、数值孔径0.22的镀增透膜光纤。在工作电流70 A时,光纤耦合前功率为545 W,光纤耦合后功率为518 W,光纤耦合效率高于95%,得到很高的光纤耦合效率,电光转换效率为43%,为下一步千瓦级光纤耦合半导体激光器的制备奠定了基础。