白皮书

适用于镱光纤激光系统的新型高功率单发射极二极管

概述

FACTOR 976 nm 系列激光器 极为紧凑轻便激光器 支持 泵浦功率,在无需额外散热的情况下,仅需 21 A 的工作电流即可实现高达 400 W 的输出功率。这些新型二极管适用于高工业、医疗或国防应用,并具备 VBG 锁定功能,可进一步降低热效应对波长性能的影响。

虽然许多 光纤耦合模块 传统上基于高功率二极管激光条,但近期在端面钝化技术方面的改进提高了COMD阈值,从而使单个发射器的功率得以提升。发射器采用阶梯式结构排列,增大了发射器之间的距离,从而增强了散热效果。这种排列方式还便于多个发射器的空间复用,并且在某些FACTOR二极管封装中可采用偏振复用技术。

光纤激光系统单发射极二极管

 

新款 FACTOR 976 nm 二极管提供两种配置:
Verdi 因子 - 22 因子 - 16
输出功率(瓦) 400 150
工作电流 (A) 21 12
电光效率 >45(典型值 50) >48(典型值 51)
光纤芯径/包层直径(微米) 200 / 240 106.5 / 125
90% 功率含量 NA 0.16(典型值 93%) NA 0.15(典型值 93%)
VBG VBG VBG
光纤输出 辫子 辫子
尺寸(纳米) 97 × 76 × 12 96 × 50 × 12
重量(克) 500 230
高意 16 和 FACTOR 22 型号

 

FACTOR-16 基于 16 单发射器阵列,可在 106.5/125 µm 光纤中提供高达 150 W 的泵浦功率。该器件采用交替侧面安装孔设计,使二极管在高密度阵列中呈错位排列。 散热通过模块底面进行导热。该型号未配备 modestrip 光纤,且附带的光纤尾纤结构紧凑。

FACTOR-22 基于 22 单发射器阵列,可在 200/240 µm 光纤中输出高达 400 W 的功率。该设备包含一个光纤调制器,会在该区域产生一定热量。热量通过作用于模块底面的传导冷却进行散发,客户可根据需要安装散热板。 设备上设有两个孔位,用于安装温度传感器。

这两款型号均采用坚固耐用的设计,几乎完全消除了模块在安装过程中可能发生的弯曲,从而无论是否安装了散热板,都能确保良好的散热效果。

VGB 锁定

高意 锁定高意 目标是,在1纳米以下的线宽下实现90%的功率密度。对于FACTOR 22,其线宽为0.7纳米,效率为52.6%;对于FACTOR 16,其线宽为0.9纳米,效率为51.2%。

下图显示了在温度范围内波长锁定在976nm的情况。

VGB 在 976 nm 波长下的锁定性能(在温度范围内)

高意 提供各种功率等级和波长的VGB锁定产品的领先供应商。”

 

高意 提供各种功率等级和波长VGB锁定产品的领先供应商。凭借自主研发的VGB技术,这些FACTOR二极管在锁定性能方面得到了显著提升。 在 4 A 至 24 A 的功率范围内以及 20°C 至 50°C 的温度范围内,均实现了完美的锁定(即锁定光谱带内功率达 99%),这表明无需主动温度控制即可达到这些结果。 所呈现的锁定范围为±6 nm,这意味着当未锁定中心波长在970 nm至982 nm之间时,锁定功能均可正常工作,该范围属于市场上最宽的锁定范围之一。

完美锁定,无需主动温度控制

前光纤数值孔径

FACTOR 976 nm 系列的数值孔径(NA)是设计光纤合路器时的一个重要因素。在此,使用一台高分辨率且无过饱和现象的简易 CCD 相机对远场光束轮廓进行了测量。下图中,NA 为 0.16 的孔径显示为白色圆环。

 

前光纤数值孔径

 

结果显示,水平和平面方向的截面分布均呈典型的高斯分布,未出现任何意外的侧峰。左下角显示了各功率要求的数值孔径(NA)。每个制造完成的模块都会经过此项测试,质量保证 二极管系列质量保证 。

“已进行了大量环境 ,以验证该设计在各种条件下均具备出色的可靠性和性能……”

可用最大功率与波长的关系

其他型号

FACTOR 二极管还提供其他波长型号,包括用于通过 106.5 µm 光纤对钬激光器进行 10 至 40 W 光纤泵浦的 793 nm 型号,以及用于通过 200 µm 和 400 µm 光纤芯对 Nd³⁺ 基 DPSS激光器 150 W激光器 88X 型号,这些型号可为设计高度精密激光器提供更高效、更简便的泵浦方案。 此外,还提供 808 nm 型号,适用于 Nd 端面泵浦、医疗及材料加工应用;医疗应用 需要,还提供 1060 nm 型号,适用于医疗应用 。

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