单模尾纤耦合功率翻番！TO激光同轴尾纤封装新方案引行业变革

近年来，具备单模尾纤输出的同轴激光二极管在多个领域发挥重要作用。

在光通信和数据中心系统中，单模尾纤激光可实现高速、高带宽和长距离的通信。

在光纤传感应用中，其用于精确测量温度、压力和形变等物理量。

同时，单模尾纤激光在医疗和科研领域中也有应用，其为高精度治疗、光学成像以及精确测量和实验控制提供了重要的技术支持。它的高质量光束传输能够满足对精准性和稳定性的严格要求，推动了医疗和科研领域的进步与创新。

需要注意的是，具体的应用往往取决于特定需求和系统设计。同轴激光二极管与单模尾纤的组合能够提供高效的激光器和光纤传输解决方案，但在实际应用中仍面临不少难题。

随着光纤生产工艺技术的日益精进，光纤的传输损耗已得到显著降低。然而，半导体激光器发出的光具有显著的发散角，难以与光纤直接耦合，尤其是纤芯和数值孔径较小的单模光纤，二者耦合效率极低。低耦合效率进一步限制了传输效率的提升。因此，如何优化激光与光纤的耦合效率，成为当前亟待解决的问题。

如何把TO激光二极管

的光耦合到单模光纤中？

对于TO激光二极管与单模光纤的耦合，传统方案通常采用光学透镜加平头光纤的耦合方式，根据激光器光源和光纤特性选择合适的光学透镜，并镀制增透膜以减少界面反射干扰。这种方式虽然能显著提升耦合效率，但在实际应用中仍面临诸多挑战，包括需要较大的耦合空间、不同材料的CTE对长期输出功率稳定性的影响，以及高昂的物料和装配成本。

传统的耦合方案

为此福芯光电开发了全新的解决方案：采用光纤透镜与激光芯片直接耦合的方式，实现耦合效率＞70％，并且可在较小空间内进行耦合。同时，利用环氧胶将光纤直接固定在激光热沉上，使其受到不同材料的热应力影响更小。同时激光管座与壳体采用焊锡固定，导热效率更高。

光纤透镜直接耦合方案

福芯光电的实际案例

基于光纤微型透镜耦合的单模638nm红光尾纤激光器

2023年伊始，广西福芯光电正式开始研发单模尾纤激光器封装。该方案采用创新的耦合设计方案，通过将微型光纤透镜直接对准激光芯片进行耦合，实现简化耦合工艺和提升耦合效率的目标。

该方案的特点是在光纤的耦合端面，利用精密研磨技术制作一个锥形或楔形的透镜，该微型透镜镜能够将芯片发射的激光束在近场聚焦并耦合到光纤中，从而有效提高耦合效率。此外，福芯光电还具备定制化服务的能力，能够根据不同厂家设计的芯片快轴和慢轴发散角进行光纤透镜的匹配设计，以实现更高的耦合效率。

相较于传统的多透镜组合方案，这一创新的耦合设计方案简化了透镜组装过程，提高了系统在高低温环境变化下的稳定性。不仅降低了生产成本，还使得激光器在各种应用场景中表现出更高的性能和可靠性。该单模尾纤激光器适用于医疗、科研、工业制造等需要高精度、高稳定性和高效率激光输出的领域。福芯光电的创新方案为全球用户提供了更优质、高效的产品选择，标志着其在激光技术领域迈出了坚实的一步。

638nm红光单模尾纤耦合

2024年初，福芯光电再次突破技术壁垒，推出了一款重磅新品——单模638nm红光尾纤激光器。该激光器采用了光纤透镜直接耦合的设计方案，功率输出首次突破130mw，超出市场上同类产品一倍有余。这一重大突破彰显了福芯光电在单模光纤激光耦合技术领域的领先地位。

在导热和稳定性方面，福芯光电拥有独特的技术优势。其激光器壳体选用具有优良导热性、延展性和耐蚀性的紫铜材料，采用焊锡工艺，确保壳体与TO芯片热沉充分接触导热，极大地提升了产品的稳定性。经过严格的测试，该产品已成功通过光通信级别的高低温循环和恒湿恒温认证，展现出卓越的可靠性和稳定性。

单模尾纤638nm LIV功率电流电压曲线

25℃外温下标准功率计实测数据

638nm激光不同电流下的光谱数据

在光束质量方面，福芯光电采用4／125单模光纤耦合输出技术，确保了光束的聚焦效果和传输稳定性。其M2因子接近1．1，输出的光束质量非常高，能够实现精确的光束控制和传输。这一优势使得产品在激光各大应用领域中具备出色的性能表现，尤其是在需要高精度和稳定性的应用场景中。

此外，福芯光电还采用光纤镀膜技术，在光纤耦合端面镀制可见光波段高透和系统光隔离的双色光学薄膜，使得红光激光器有效避免系统回返光的干扰。

福芯新品解决诸多用户痛点

此次发布的单模638nm红光尾纤激光器解决了用户在实际应用过程中面临的诸多难题：

（1）在医疗生物检测领域，获得更高和更稳定的功率；

（2）在工业激光加工领域，有效避免了回返光导致的红光衰减损坏问题；

（3）在与不同光纤系统熔接匹配上，可以定制不同的耦合尾纤型号；

（4）在同等单模光纤输出功率级别上，首次实现了国产替代。

诸如上述问题，福芯光电每一次创新都直面用户的痛点，从根本上解决具体的困难，全方位提升单模尾纤激光器的性能。

光纤透镜简介：什么是光纤透镜？

光纤透镜是指在光纤端面上，直接加工出一个微型透镜，以改变光纤模场大小和形状，由此获得提高系统耦合效率、改变光路传输路径、减少折反光等效果。

目前，我们可以根据芯片的快慢轴发散角参数，定制不同形状的光纤透镜。

芯片快慢轴发散角相差不多：例如快轴发散角是6°，慢轴发散角是5°。那么我们就可以选择锥形光纤透镜或球形光纤透镜。

芯片快慢轴发散角相差较大：例如快轴发散角是20°，慢轴发散角是5°。那么我们就可以选择双斜面光纤透镜或楔形光纤透镜。

需要90°方向耦合：我们可以选择单斜面光纤透镜或半球光纤透镜。

福芯光电通过自主研发，成功将微透镜集成到光纤头上，这种光纤透镜具有极小的耦合空间，展现出卓越的稳定性和可靠性。正是由于这些显著特点，光纤透镜已在多个领域得到广泛应用。

小 结

福芯光电开发的光纤透镜与TO激光器直接耦合方案可实现更高效率的耦合，有效缩短产品开发时间，为客户提供更快速、更低成本的解决方案。

一直以来，福芯光电凭借着专业的技术和深厚的研发实力，如光纤微型透镜与光纤镀膜等技术，确保了福芯光电在自研产品上的竞争优势。

福芯光电的愿景是：只要客户提供TO激光管，福芯便能迅速实现光纤耦合输出，同时根据客户需求定制各种光纤透镜设计和加工。