什么是泵浦半导体激光管？有哪些分类？

用于光纤激光器的泵浦半导体激光管是光纤耦合器件，通常基于 AlGaAs III-V 半导体技术，在 800-1000 nm 范围内发射（最常见的是 915 或 976 nm ）。

它们可以分为两大类：

1- 单模光纤耦合半导体激光管，其中，来自小型边缘发射半导体激光管的光被聚焦到 约6 µm 光纤纤芯中。 这种类型的半导体激光管通常组装在蝶形封装中，并在封装中集成了一个 TEC 冷却器（现在更流行更小的外形尺寸）。 这些光纤耦合半导体激光管通常能够达到 300 mW 到 1.5 W 的输出功率。 它们用于泵浦单包层有源光纤。

915/976 nm 单模泵浦半导体激光管的主要供应商是在九十年代末开发用于电信市场的光纤放大器（EDFA：掺铒光纤放大器）业务的公司。 这些供应商非常可靠，由于产量高，成本适中。

图 1：来自 AeroDIODE 的 976nm 单模光纤耦合半导体激光管示例

光纤激光器使用的多模光纤耦合半导体激光管通常是基于广域侧向发射的半导体激光管芯片。 它也可以分为两类：

• 单发射器半导体激光管，其中高达 20 W 的单个半导体激光管芯片通常被耦合到 105（纤芯）/125µm（包层）半导体激光管中。
• 多发射极半导体激光管基于多个半导体激光管芯片，它们被耦合到一个类似的光纤中，并提供可扩展到几百瓦的功率水平。

图 2：光纤激光器中使用多模光纤耦合半导体激光管泵的示例（左：30 W @ 976 nm，带体布拉格光栅稳定，以适应 Yb3+ 窄吸收光谱；右：10 W @ 915 nm）

如图 3 所示，稀土离子（如 Yb ³⁺ ）在 976 nm 处的吸收光谱很窄，需要稳定的半导体激光管吸收光谱。 这种波长稳定性需要控制半导体激光管的温度，还需要半导体激光管配备一个额外的波长稳定元件。 该元件通常用于单模半导体激光管（距离半导体激光管大约 1 m的特殊光纤）的 FBG（光纤布拉格光栅），或用于多模半导体激光管的 VBG（体布拉格光栅）。 VBG 本质上是一块集成到半导体激光管封装中的专用玻璃。

单模半导体激光管的价格通常在1500 美元范围内、多模单发射器500 美元、多发射器半导体激光管 2000 美元。

驱动半导体激光管时很难考虑到光纤激光器特有的所有限制和要求，这一操作需要专门的产品。 以下是两款专为光纤半导体激光管驱动而设计的半导体激光管驱动器，兼容研发和全光纤激光产品集成：

• AeroDIODE的中央板（链接：光纤半导体激光管驱动器）充当所有类型光纤激光器架构的控制中心。 该驱动板包括 2 个单模半导体激光管驱动器和在连续和脉冲模式下工作的 TEC 控制器，以及用于光纤激光功率监测的 6 个光电二极管测量电路。
• AeroDIODE 的 CCM（冷却和控制多模）（链接：高功率半导体激光管驱动器）经过全面优化，可驱动一个或多个多模泵浦半导体激光管（单晶或多晶器件），包括高功率 TEC 控制器和空气冷却装置。

图 3：AeroDIODE光纤激光器优化半导体激光管驱动器：用于单模半导体激光管的中央板光纤半导体激光管驱动器

用于多模半导体激光管的 CCM 高功率半导体激光管驱动器