976nm单管高功率光纤耦合模块

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1、河北工业大学硕士学士论文976nm单管高功率光纤耦合模块摘要随着光纤激光器在工业领域的快速发展，对高功率，高亮度泵浦模块提出迫切要求。单管光纤耦合模块作为泵浦源在光纤激光器系统中具有独一无二的优势，因为它们具有高的功率转换效率和已经被证明的高可靠性，并且无需复杂水冷设备，使得整个系统的使用和维护成本大大降低。本文首先确定了耦合所用激光器芯片及光束特性。为使芯片具有高功率密度、高可靠性，从芯片材料结构、芯片腔面工艺方面进行了相关研究。在对激光器光束特性进行分析的基础上，提出减小激光器发散角的一些措施。根据光纤中光线传播理论，设计了耦合所用光纤微透镜参数，通

2、过光学软件对耦合光路进行仿真，得到单管耦合到芯径105μm，数值孔径NA=0.22光纤的理论耦合效率接近93%（未镀增透膜）。根据仿真进行耦合试验，得到90μm条宽激光器与光纤的耦合效率大于90%，100μm条宽激光器与光纤的耦合效率接近80%，证明所设计的光纤微透镜能够使激光器实现高的耦合效率，有较好的实用性。为达到可靠性高，尺寸小的目标，采用COS（ChiponSubmount）封装形式。封装过程中，对热沉尺寸进行模拟优化；并通过反复实验优化芯片烧焊工艺参数；为了使实际的耦合效率更接近理论值，探索了激光点焊耦合工艺。关键字：单管激光器，光纤耦合模块，

3、光纤微透镜，耦合效率，COS封装i976nm单管高功率光纤耦合模块HIGHPOWERFIBERCOUPLEDOF976nmSINGLEEMITTERLDABSTRACTWithrapidgrowthinfiberlasersforindustrialapplicationsthereishigherdemandforhigherpowerandhigherbrightnesslaserdiodepumpmodules.Singleemitterfibercoupledmodulesoffersuniqueadvantageforuseinfiberlas

4、ersystemsduetotheirhigherpower-conversionefficiency(PCE)andprovenreliability.ThehigherPCEofthelaserdiodepumpdirectlytranslatestohigherPCEofthefiberlaser,whichleadstolowersystemcostviareducedcoolingrequirements.Inthispaper,inordertoimprovingLDopticaloutputpower,wedomuchresearchonm

5、aterialsoptimization,structureoptimizationandcavitysurfacetechnologyoptimization.Thenthelaserdiodechipuseincouplingwasconfirmed.ThebeamcharacteristicofLDwasalsoanalyzedbrieflytogetsmallerbeamdivergence.Underguidanceoftheoryofbeamtransmissioninfiber，thewedge-fiberappliedincoupling

6、wasdesignedbyraytracingtheory,thentheopticalcircuitwassimulated.Thecoupledefficiencyoflaserdiodeswithwedge-fiber105/125μm,NA=0.22achievedtomorethan93%.ThecorrespondingexperimentofLDwithC-mountpackagedwasdoneaccordingtothedesignedoptic-circuit,andthecoupledefficiencyof90μmemitting

7、laserdiodesis90%,100μmemittinglaserdiodesnearly80%.Testingresultandsimulationresultwascomparedanddiscussed,andthemoduleswereprovenpracticality.Chiponsubmountstructurewasadopted,whichimprovesthepackagingreliabilityandreducesthesizeofmodule.Thematerialsandsizeofthemountsweredesigne

8、dbysimulation,andthetechniquesofsemicond