藍光焊銅無迸濺的的概念，在2018年Nuburu公司獲得Photonics West的Prism awards獎之后，逐漸被國內激光從業者關注并陸續傳開。
當下，藍光的工業焊接應用，或者藍光和近紅外激光的“復合波長”焊接，非常火。
目前市面上的光纖耦合半導體激光器玩家，和激光器應用廠家，都在試探性地進行一些研究和工藝摸索，只是并沒有跡象表明，誰會大投入進行推進。
藍光，我們這里主要指450nm或者455nm等附近波長的半導體激光器，經過光纖耦合輸出，光纖可以是105/125 0.22NA，200um/0.22NA，400um/0.22NA等。
藍光光源系統的組成比較簡單，多數是將低功率的光纖耦合泵浦LD模塊，通過光纖合束器，合束到更粗的光纖之中，然后經過端帽鎧纜輸出，結構基本如下圖所示：
西安中科匯纖光電科技有限公司（以下簡稱匯纖），有10多年的高功率光纖器件設計和制造經驗，主打產品為光纖合束器，分束器，模場匹配器MFA，包層光剝除器CPS，端帽光纖等產品，功率從幾百瓦至幾萬瓦，波長從紫外至中紅外，光纖直徑從80um至1.5mm。
以上藍光光源系統，除泵浦激光器外，幾個關鍵的部件，匯纖從2019年就開始了研究：
1
半導體激光器輸出光纖（同合束器輸入光纖）
2
Nx1合束器
3
合束器輸出光纖
4
包層光剝除器CPS
5
輸出頭EFC8-Q（Endcaped Fiber Cable φ8mm端帽），100%匹配QBH
上述5大部件，看起來非常簡單，但450nm波段由于其單光子能量高，很多近紅外波段激光器的經驗，無法平移到此波段，下面就讓我們開啟小小的頭腦風暴，來探討一下吧。
1、半導體激光器的輸出光纖
根據我們多年的高功率器件制作經驗，這里面有三個關鍵點，分別是：
① 光纖工作波長
普通的IR波段（9xxnm，10xxnm）光纖，都是所謂Low OH（低羥基），羥基含量通常<1ppm甚至更低，但是這樣的光纖經過我們實際用450nm光源測試發現，損耗相比915nm大很多。
為此，匯纖定制了特殊可以在450nm工作的低損耗藍光光纖，結構包括105/125 0.22NA, 200um/0.22NA, 400um/0.22NA, 600/0.22NA, 800um/0.22NA, 1000um/0.22NA等。
我們截取了國外C公司的IR波段105/125 0.22NA，對比我們定制的低損耗藍光光纖105/125 0.22NA，各10m，基于如下測試架構，對比測試了損耗。
待測光纖
C公司光纖損耗：0.0489dB/m
匯纖低損耗藍光光纖損耗：0.0186dB/m
② 耦合端帽是否必要
據我們所知，有些半導體激光器廠商，用裸纖，或者SMA905，或是LD80接頭的結構來耦合450nm藍光。
目前的主流功率，以105/125 0.22NA光纖為例，大約是70-150W。
以200um/0.22NA為例，大約是200-300W。
光纖端面直接鍍膜，再耦合的方式，一旦耦合偏心，有光進入包層，“燒頭”可能就是不可避免的了。
為此，匯纖特有EFC2-Q，結構如下，它能夠在接頭之外將包層光泄漏，包層剝除效率>=20dB，使進入接頭后傳輸的光就是純凈的纖芯光。
結論：輸入耦合端加端帽，是一種不錯的選擇，當然，耦合端使用什么樣的形式，可能半導體激光器廠家更有發言權，見仁見智。
③ 光纖涂覆層結構
匯纖定制的低損藍光光纖，均使用的是低折射率第一涂覆層，硬質第二保護層，即便有少量包層光，也能順利地通過光纖包層傳輸，不會燒毀涂覆層，直到后續熔接點將其濾除。
2、 Nx1合束器
目前匯纖已經制作過的Nx1藍光450nm合束器，包括以下結構
- 3x1，105/125 0.22NA=>200/220 0.22NA
- 7x1，105/125 0.22NA=>220/242 0.22NA
- 13x1, 105/125 0.22NA=>400um/0.22NA
- 19x1, 135/155 0.22NA=>600um/0.22NA
- 37x1, 105/125 0.22NA=>800um/ 0.22NA
- 19x1, 200/220 0.22NA=>1000um/0.22NA
3、合束器輸出光纖
輸出光纖選用的仍然是低損耗藍光光纖，且涂覆層是具備低折射內涂層的結構，外涂采用硬質保護層。
合束器內部，內置了CPS（包層光剝除），也可以采用外置CPS的結構，這樣包層光泄漏的壓力就全部在外面，減輕了合束器熱量集中的問題。
上一段提到輸出光纖，均為低損耗藍光光纖。
作為輸出光纖，通常都要求5m，甚至10m，低損藍光光纖，具有更高的傳輸效率，更低的損耗——即意味著更低的吸收，更長的壽命。
4、CPS
該器件可內置于合束器，也可以外置成單獨的器件，外置的好處上面已經提到，并且匯纖可以將合束器，CPS，以及下面要談到的EFC8-Q（100%匹配QBH）做成套裝，這樣器件之間沒有熔接點，更有利于損耗的控制。
5、 輸出端帽鎧纜EFC8-Q
整體采用匹配QBH的結構，端帽石英棒采用賀利氏Heraeus高純石英材質，端面鍍了增透AR膜，鍍膜曲線反射譜如下。
輸出接頭內部，光纖不與冷卻水接觸，屬于間接水冷結構，這樣更安全。
西安中科匯纖，成立于2013年，專注于高功率光纖激光器件，是通過了ISO9001認證的國家級高新技術企業，擁有發明及實用新型專利20多項。
轉載請注明出處。
相關文章
熱門資訊
精彩導讀
關注我們
