受光纖激光器市場向高功率方向發(fā)展趨勢的影響，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體激光器以來，一直致力于高亮度系列產(chǎn)品的開發(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，將多路分立的半導體激光器發(fā)出的光束經(jīng)過整形、重新排列、合束后，耦合進入單根光纖，從而達到高亮度輸出。凱普林光電自主研發(fā)的多單管耦合結(jié)構，采用階梯熱沉、聚焦透鏡、耦合光纖以及特殊的光路設計，簡化了結(jié)構的復雜性，減小了組件的體積，大大提高了半導體激光器的輸出亮度；優(yōu)化設計的光纖結(jié)構，保證了耦合點的合理工作溫度。目前，凱普林光電的多單管系列產(chǎn)品經(jīng)過可靠性測試，MTTF時間超過10萬小時，達到世界一流水平。成立至今，凱普林光電在半導體激光器封裝和光纖耦合技術方面已申請了幾十項專利技術。

圖1  多單管光纖耦合技術

　　為實現(xiàn)半導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體激光器光束耦合進入單根光纖，但一束光要耦合入光纖中必須滿足三個條件：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)值孔徑對應的角度；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

　　但實際應用中，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  光纖耦合時光纖的可用區(qū)域             圖3  光纖中光束截面圖

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

　　以9xxnm半導體激光器光束數(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個激光束。

　　目前，經(jīng)過多年的技術積累與創(chuàng)新，凱普林光電9xxnm高亮度光纖耦合半導體激光器最高耦合分立半導體激光器數(shù)已達20支，激光器實物如圖4、圖5，具體輸出功率、半導體激光器數(shù)量對應關系如下表。

　　表1  9xxnm高亮度半導體激光器參數(shù)關系

　　在高亮度半導體激光器領域，凱普林光電不僅具有技術領先的優(yōu)勢，產(chǎn)品線豐富更能給用戶提供更多選擇，實現(xiàn)一站式服務。其中，9xxnm和793nm兩種波長系列產(chǎn)品，分別泵浦摻鐿、摻銩光纖激光器；10W-200W不同功率級別可對應各種工作模式及功率要求的光纖激光器應用；976nm波長穩(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開發(fā)了指示光產(chǎn)品。相比市場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激光器實物圖                         圖5  9xxnm/65W激光器實物圖

　　作為國內(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內(nèi)領先，通過空間合束已實現(xiàn)105μm光纖耦合輸出百瓦級的產(chǎn)品。未來，通過增加偏振合束、多波長合束等方法將實現(xiàn)更高亮度的光纖耦合半導體激光器，為高功率光纖激光器用戶提供更好的產(chǎn)品與服務。