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高功率激光二极管

泵浦激光二极管为尖端应用提供高功率

文/LFW

激 光二极管（LD）除了使用 或光纤激光器所需的功率太大，所以 电力驱动要求通常是在紧凑的叠阵单
元内完成的，而叠阵放置在激光器中
寿命长和体积小外，还在
设计高效的泵浦源必不可少。“对于
所有的已知激光源中具有 任何高功率应用，功率效率都是最关 的其他地方。为了使输出激光不受电
最高的电光转换效率。因此，它为现 键的参数之一，特别是在处理可能会 子元件和热问题的干扰，通常使用光
代激光技术提供了很多基础，并通过 在错误的地方产生热量的几千瓦能量 纤实现激活介质的泵浦。”
两种方式来实现这一点。首先，激光 时，”德国欧司朗光电半导体公司高 Muñoz 表示，欧司朗公司的 LD
二极管为许多应用提供从紫外到中红 级市场营销经理 Pedro Muñoz 表示， 巴条的输出激光发散角小于 8°，能
外波长的光。其次，对于许多类型的 “热量不仅会降低激光器的寿命和性 在高工作电流和热条件下保持稳定，
光学泵浦固态激光器（从科学到工业、 能，而且还需要更多的激光器芯片才 这使其几乎能将所有的光耦合到较小
从超快到连续波）以及非固态高功率 能达到一定的功率水平，并且需要更 的光纤芯径中，从而提高激光器的整
激光器，如二极管泵浦碱金属蒸气激 加复杂的制冷设计。设计不佳、效率 体效率。
光器（DPAL）而言，激光二极管都 低下的系统通常更加昂贵，而且性能 欧司朗生产基于铟铝镓砷
是非常有用的泵浦源。 也更差。” （InAlGaAs）的高功率红外（IR）激
用于激光泵浦的高功率激光二极 Muñoz 解释说，为了提升效率， 光巴条，由多个宽带条单管构成
管产品可以提供很大范围的波长、物 不仅需要高效的激光器，而且必须以 （见图 1），用于泵浦固体激光器和
理配置、光束特性和其他特性。激 有效的方式组合来自不同 LD 光源的 光纤激光器，也可用于直接材料加
光二极管配置包括单管、巴条（一排 激光功率。“为了避免杂散激光，必 工。标准波长包括 808nm、880nm、
单管）、叠阵（二维阵列）、模块和 须将光直接导向需要的地方，”他说， 915nm、940nm、960nm、980nm 和
裸芯片等，输出类型有连续、准连续 “虽然自由空间耦合设计可以达到一 1020nm，1060nm 的标准产品也即将
（QCW）和脉冲输出。由于不可能在 定的功率水平，但是激光器的冷却和 推出。典型的连续（CW）输出功率
一篇文章中全面地涵盖各种 高达 250W，准连续（QCW）
产品，所以本文将只涉及一 模式下的输出功率高达 500W。
小部分样例。 9xxnm 的典型电光转换效率为
众所周知，目前业界两 65％，峰值效率 >70％。
家最大的高功率泵浦激光二 Muñoz 介绍说 ：“我们提供
极管生产商是 IPG Photonics 用于光纤耦合的低填充因子激
公司和德国通快公司。但是， 光巴条，用于连续运行的 50％
这两家公司生产的泵浦激光 填充因子的激光巴条，以及用
二极管都供自身使用，因此 于准连续耦合的 80％填充因子
本文将不会涉及这两家公司的产品。 图1：欧司朗光电半导体公司生产的 的巴条。我们只为熟悉激光巴条安装
泵浦激光二极管芯片包括高功率准连续
（QCW）巴条（左上）、低填充因子连续 技术的客户提供未安装的裸芯片，因
高效设计 巴条（右上）、高功率连续巴条（左下）， 为这是一项非常具有挑战性的工作，
以及定制的迷你巴条（右下）。
因为光泵浦数千瓦级固体激光器 本身就是一项专门的技术。”

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