半导体激光器的扁平封装(2)

我们，在运行中， 相对激光面的楔角光纤头的相对位移是很好地限制在这个限度内并认为不产生明显的光学功率变化。

图4：基于给定一个导入OFP 6w 热负载的CTE 模型，光纤到激光半导体界面的偏差。结果显示偏差小于0.03μm，这能很好吻合维持高耦合效率的指标的要求。

4. 测试及性能

OFP器件在CW的条件下测试各种参数值。展示的测试数据是在915或965nm 连续模式下测得的数据。该半导体激光器有100μm的发射孔径，并被耦合到105μm 纤芯/125μm包层，0.22NA 的二氧化硅光纤中。激光驱动电流调节到在室温下获得4w出纤功率。OFP 封装被固定在一个温控平台上，以研究封装性能的热影响。器件波长用光谱分析仪测量。

一批(10pc) 简易装配的（ 未光纤耦合） 半导体激光器裸芯出芯LIV 数据显示如图5。这种装配被嵌入水冷铜片上， 并测试在25 C o温度下最大额定电流6A，所有10个器件发射大于5W的光功率无显示任何热流动的迹象。

图5：一批(10pc)简易装配的（未光纤耦合）半导体激光器裸芯出芯直流LIV 数据图

图6：一批(10pc) 采用105μm 纤芯/125μm包层，0.22NA 的二氧化硅光纤耦合后半导体激光器出光纤DCLIV 数据图

（图6）显示同一批(10pc)采用105μm 纤芯/125μm包层，0.22NA 的二氧化硅

o

光纤耦合后半导体激光器出光纤LIV数据。数据是在恒定25 C的激光器基板温度下测得的。

如上图5和图6所示，当激光器耦合到未镀AR膜的楔角光纤中时，获得80% 或更佳的耦合效率。整个器件的工作范围内，都维持这个耦合效率，说明这个结果

与热建模是一致的。

许多OFP封装被安排做长期的寿命实验，以检验这种封装在非制冷应用中的可靠性。由于OFP 是设计在箱体温度45 Co以下的工作温度，第一批长期寿命实验就安排在该温度下进行。然而，为了一步步跟进研究这种封装设计在更恶劣环境中的工作稳定性，500 小时侯，箱体的温度提高到55 C（如图7），在4800 小时的加速老化后没有观察到失效。OFP封装将继续进行实验，以探测这些封装的失效和故障率。

o

图7：OFP 封装运行在6A持续驱动电流下的寿命数据。测试温度55 C，除了前500小为45 C外。

同时，OFP 封装也完全通过了Telcordia GR-468 的以下机械性能测试：震动、高低温循环和光纤拉力。

5. 未来方向

在下一代OFP封装的半导体激光器中，将同时进行许多进一步的改良。进一步改善的OFP 封装已经在进行，用于容纳大量的平板半导体激光器封装，以获支持更高功率的半导体的激光器。

一定数量的OFP 可以光学耦合在一起，以获更高的光纤输出功率。我们正在发展包含耦合多模OFP所需的光学器件、冷却方案和驱动电路的模块。这些模块

将拥有高透亮度的几十瓦光纤输出功率。紧凑的光纤功率耦合可采用风冷和水冷方式。这种模块的雏形如下图所示。

图8：水冷和风冷多OFP激光器耦合成高功率光纤耦合模块的雏形图

6. 结论

总之，我们这里献上一款高功率光纤耦合、单发射面、扁平光学封装（OFP）的数据。这种OFP 封装具有许多独特的性能，使得它非常适用于对那些要求高功率、低成本及高可靠运行的泵源的工业应用。这种封装是为光纤激光泵浦、工业材料处理、固态激光器泵浦、印刷及医疗等市场而设计的。

7. 后记

笔者在完成本文时，Zewda已经可以商用化大批量提供单发射体出纤功率高达6w的OFP半导体激光器。同时，高达100w 的光纤耦合半导体激光器也商用化。

参考文献

1. R. Steele, Review and forecast of laser markets Part II: Diode Lasers, Laser Focus World, Feb. 2003

2. T. Strite, V. Rossin, E. Zucker, M. Peters, Reliable laser-diode technology impacts the industrial-laser marketplace, Laser Focus World, April 2003 3. J. Hartl, M.F. Zah, Diode laser welding: Basic processing parameters and applications, Second International WLT-conference on lasers in manufacturing, Munich, 2003

4. Y. Jeong, J.K. Sahu, R.B. Williams, D.J Richardson, K. Furusawa, J. Nilsson, Electronics Lett., Vol. 39-13, p. 977,

5. J. Limpert, A. Liem, H. Zellmer, A. Tunnermann, Electronics Lett., Vol. 39-8, p. 645, 2003

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库半导体激光器的扁平封装(2)在线全文阅读。