受光纖激光器市場(chǎng)向高功率方向發(fā)展趨勢(shì)的影響，光纖激光器泵浦源也在向高亮度、高功率方向發(fā)展。凱普林光電自2009年推出多單管高亮度光纖耦合半導(dǎo)體激光器以來(lái)，一直致力于高亮度系列產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，不斷加大研發(fā)力度，產(chǎn)品亮度和功率均有顯著提高，從最初的20W、30W發(fā)展到百瓦。目前，該類產(chǎn)品包括：9xxnm/10W-200W，9xxnm/0.15NA/10W-85W，976nm穩(wěn)波長(zhǎng)系列/3W-85W，以及793nm/6W-30W。

　　凱普林光電高亮度激光器采用基于單管的“多單管”光纖耦合技術(shù)，將多路分立的半導(dǎo)體激光器發(fā)出的光束經(jīng)過(guò)整形、重新排列、合束后，耦合進(jìn)入單根光纖，從而達(dá)到高亮度輸出。凱普林光電自主研發(fā)的多單管耦合結(jié)構(gòu)，采用階梯熱沉、聚焦透鏡、耦合光纖以及特殊的光路設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，減小了組件的體積，大大提高了半導(dǎo)體激光器的輸出亮度；優(yōu)化設(shè)計(jì)的光纖結(jié)構(gòu)，保證了耦合點(diǎn)的合理工作溫度。目前，凱普林光電的多單管系列產(chǎn)品經(jīng)過(guò)可靠性測(cè)試，MTTF時(shí)間超過(guò)10萬(wàn)小時(shí)，達(dá)到世界一流水平。成立至今，凱普林光電在半導(dǎo)體激光器封裝和光纖耦合技術(shù)方面已申請(qǐng)了幾十項(xiàng)專利技術(shù)。

圖1  多單管光纖耦合技術(shù)

　　為實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體激光器輸出的高亮度激光滿足功率高、芯徑小的目的，需將盡可能多的半導(dǎo)體激光器光束耦合進(jìn)入單根光纖，但一束光要耦合入光纖中必須滿足三個(gè)條件：一是光斑的最大直徑小于光纖芯徑；二是光束的發(fā)散角小于光纖的數(shù)值孔徑對(duì)應(yīng)的角度；三是激光快、慢軸的光束參量積（BPP，光束束腰半徑與發(fā)散角半角的乘積）要小于光纖光束參量積。即

　　但實(shí)際應(yīng)用中，只有光纖中心的正方形區(qū)域是可用區(qū)域，如圖2所示，耦合光束截面如圖3。

圖2  光纖耦合時(shí)光纖的可用區(qū)域             圖3  光纖中光束截面圖

　　對(duì)于芯徑為200μm，數(shù)值孔徑為0.22的光纖，它的BPP值為22mm mad，可耦合的半導(dǎo)體激光束的BPP最大值為：

　　以9xxnm半導(dǎo)體激光器光束數(shù)據(jù)為例，慢軸束腰直徑為95μm，發(fā)散角半角10°（99%的能量），其光束參量積約為8.3mm mrad；快軸束腰直徑1.5μm，發(fā)散角半角39°（99%），光束參量積約為0.51mm mrad。經(jīng)軟件仿真，理論上200μm/0.22NA的光纖中可以耦合28個(gè)激光束。

　　目前，經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)積累與創(chuàng)新，凱普林光電9xxnm高亮度光纖耦合半導(dǎo)體激光器最高耦合分立半導(dǎo)體激光器數(shù)已達(dá)20支，激光器實(shí)物如圖4、圖5，具體輸出功率、半導(dǎo)體激光器數(shù)量對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表。

　　表1  9xxnm高亮度半導(dǎo)體激光器參數(shù)關(guān)系

　　在高亮度半導(dǎo)體激光器領(lǐng)域，凱普林光電不僅具有技術(shù)領(lǐng)先的優(yōu)勢(shì)，產(chǎn)品線豐富更能給用戶提供更多選擇，實(shí)現(xiàn)一站式服務(wù)。其中，9xxnm和793nm兩種波長(zhǎng)系列產(chǎn)品，分別泵浦摻鐿、摻銩光纖激光器；10W-200W不同功率級(jí)別可對(duì)應(yīng)各種工作模式及功率要求的光纖激光器應(yīng)用；976nm波長(zhǎng)穩(wěn)定系列泵浦源可滿足高功率單模、超快等光纖激光器用戶的需求；我們甚至還為光纖激光器用戶專門(mén)開(kāi)發(fā)了指示光產(chǎn)品。相比市場(chǎng)上其他公司有限的幾種產(chǎn)品，凱普林能為用戶提供更豐富的產(chǎn)品選擇。

圖4  9xxnm/100W/200W激光器實(shí)物圖                         圖5  9xxnm/65W激光器實(shí)物圖

　　作為國(guó)內(nèi)最先推出多單管光纖耦合激光器的公司，凱普林光電在該產(chǎn)品方向上一直保持著國(guó)內(nèi)領(lǐng)先，通過(guò)空間合束已實(shí)現(xiàn)105μm光纖耦合輸出百瓦級(jí)的產(chǎn)品。未來(lái)，通過(guò)增加偏振合束、多波長(zhǎng)合束等方法將實(shí)現(xiàn)更高亮度的光纖耦合半導(dǎo)體激光器，為高功率光纖激光器用戶提供更好的產(chǎn)品與服務(wù)。