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              單模尾纖耦合功率翻番! TO激光同軸尾纖封裝新方案引行業變革

              免責聲明:文章轉載自網絡,僅供行業學習交流之用,侵刪

              近年來,具備單模尾纖輸出的同軸激光二極管在多個領域發揮重要作用。

              在光通信和數據中心系統中,單模尾纖激光可實現高速、高帶寬和長距離的通信。

              在光纖傳感應用中,其用于精確測量溫度、壓力和形變等物理量。

              同時,單模尾纖激光在醫療和科研領域中也有應用,其為高精度治療、光學成像以及精確測量和實驗控制提供了重要的技術支持。它的高質量光束傳輸能夠滿足對精準性和穩定性的嚴格要求,推動了醫療和科研領域的進步與創新。

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              需要注意的是,具體的應用往往取決于特定需求和系統設計。同軸激光二極管與單模尾纖的組合能夠提供高效的激光器和光纖傳輸解決方案,但在實際應用中仍面臨不少難題。

              隨著光纖生產工藝技術的日益精進,光纖的傳輸損耗已得到顯著降低。然而,半導體激光器發出的光具有顯著的發散角,難以與光纖直接耦合,尤其是纖芯和數值孔徑較小的單模光纖,二者耦合效率極低。低耦合效率進一步限制了傳輸效率的提升。因此,如何優化激光與光纖的耦合效率,成為當前亟待解決的問題。




              如何把TO激光二極管
              的光耦合到單模光纖中?


              對于TO激光二極管與單模光纖的耦合,傳統方案通常采用光學透鏡加平頭光纖的耦合方式,根據激光器光源和光纖特性選擇合適的光學透鏡,并鍍制增透膜以減少界面反射干擾。這種方式雖然能顯著提升耦合效率,但在實際應用中仍面臨諸多挑戰,包括需要較大的耦合空間、不同材料的CTE對長期輸出功率穩定性的影響,以及高昂的物料和裝配成本。

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              傳統的耦合方案

              為此福芯光電開發了全新的解決方案:采用光纖透鏡與激光芯片直接耦合的方式,實現耦合效率>70%,并且可在較小空間內進行耦合。同時,利用環氧膠將光纖直接固定在激光熱沉上,使其受到不同材料的熱應力影響更小。同時激光管座與殼體采用焊錫固定,導熱效率更高。  

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              光纖透鏡直接耦合方案



              福芯光電的實際案例
              基于光纖微型透鏡耦合的單模638nm紅光尾纖激光器


              2023年伊始,廣西福芯光電正式開始研發單模尾纖激光器封裝。該方案采用創新的耦合設計方案,通過將微型光纖透鏡直接對準激光芯片進行耦合,實現簡化耦合工藝和提升耦合效率的目標。

              該方案的特點是在光纖的耦合端面,利用精密研磨技術制作一個錐形或楔形的透鏡,該微型透鏡鏡能夠將芯片發射的激光束在近場聚焦并耦合到光纖中,從而有效提高耦合效率。此外,福芯光電還具備定制化服務的能力,能夠根據不同廠家設計的芯片快軸和慢軸發散角進行光纖透鏡的匹配設計,以實現更高的耦合效率。

              相較于傳統的多透鏡組合方案,這一創新的耦合設計方案簡化了透鏡組裝過程,提高了系統在高低溫環境變化下的穩定性。不僅降低了生產成本,還使得激光器在各種應用場景中表現出更高的性能和可靠性。該單模尾纖激光器適用于醫療、科研、工業制造等需要高精度、高穩定性和高效率激光輸出的領域。福芯光電的創新方案為全球用戶提供了更優質、高效的產品選擇,標志著其在激光技術領域邁出了堅實的一步。

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              638nm紅光單模尾纖耦合

              2024年初,福芯光電再次突破技術壁壘,推出了一款重磅新品——單模638nm紅光尾纖激光器。該激光器采用了光纖透鏡直接耦合的設計方案,功率輸出首次突破130mw,超出市場上同類產品一倍有余。這一重大突破彰顯了福芯光電在單模光纖激光耦合技術領域的領先地位。

              在導熱和穩定性方面,福芯光電擁有獨特的技術優勢。其激光器殼體選用具有優良導熱性、延展性和耐蝕性的紫銅材料,采用焊錫工藝,確保殼體與TO芯片熱沉充分接觸導熱,極大地提升了產品的穩定性。經過嚴格的測試,該產品已成功通過光通信級別的高低溫循環和恒濕恒溫認證,展現出卓越的可靠性和穩定性。

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              單模尾纖638nm LIV功率電流電壓曲線

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              25℃外溫下標準功率計實測數據

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              638nm激光不同電流下的光譜數據

              在光束質量方面,福芯光電采用4/125單模光纖耦合輸出技術,確保了光束的聚焦效果和傳輸穩定性。其M2因子接近1.1,輸出的光束質量非常高,能夠實現精確的光束控制和傳輸。這一優勢使得產品在激光各大應用領域中具備出色的性能表現,尤其是在需要高精度和穩定性的應用場景中。

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              此外,福芯光電還采用光纖鍍膜技術,在光纖耦合端面鍍制可見光波段高透和系統光隔離的雙色光學薄膜,使得紅光激光器有效避免系統回返光的干擾。

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              福芯新品解決諸多用戶痛點


              此次發布的單模638nm紅光尾纖激光器解決了用戶在實際應用過程中面臨的諸多難題:

              (1)在醫療生物檢測領域,獲得更高和更穩定的功率;

              (2)在工業激光加工領域,有效避免了回返光導致的紅光衰減損壞問題;

              (3)在與不同光纖系統熔接匹配上,可以定制不同的耦合尾纖型號;

              (4)在同等單模光纖輸出功率級別上,首次實現了國產替代。

              諸如上述問題,福芯光電每一次創新都直面用戶的痛點,從根本上解決具體的困難,全方位提升單模尾纖激光器的性能。




              光纖透鏡簡介:什么是光纖透鏡?


              光纖透鏡是指在光纖端面上,直接加工出一個微型透鏡,以改變光纖模場大小和形狀,由此獲得提高系統耦合效率、改變光路傳輸路徑、減少折反光等效果。

              目前,我們可以根據芯片的快慢軸發散角參數,定制不同形狀的光纖透鏡。

              芯片快慢軸發散角相差不多例如快軸發散角是6°,慢軸發散角是5°。那么我們就可以選擇錐形光纖透鏡或球形光纖透鏡。

              芯片快慢軸發散角相差較大例如快軸發散角是20°,慢軸發散角是5°。那么我們就可以選擇雙斜面光纖透鏡或楔形光纖透鏡。

              需要90°方向耦合:我們可以選擇單斜面光纖透鏡或半球光纖透鏡。

              福芯光電通過自主研發,成功將微透鏡集成到光纖頭上,這種光纖透鏡具有極小的耦合空間,展現出卓越的穩定性和可靠性。正是由于這些顯著特點,光纖透鏡已在多個領域得到廣泛應用。



              小  結


              福芯光電開發的光纖透鏡與TO激光器直接耦合方案可實現更高效率的耦合,有效縮短產品開發時間,為客戶提供更快速、更低成本的解決方案。

              一直以來,福芯光電憑借著專業的技術和深厚的研發實力,如光纖微型透鏡與光纖鍍膜等技術,確保了福芯光電在自研產品上的競爭優勢。

              福芯光電的愿景是:只要客戶提供TO激光管,福芯便能迅速實現光纖耦合輸出,同時根據客戶需求定制各種光纖透鏡設計和加工。

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              福芯工廠外景




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