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破解976nm泵浦源技术困局——集成光栅芯片模块

维科网激光  · 公众号  ·  · 2025-03-12 20:15

正文

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长光华芯是国内率先提出和倡导将976nm泵浦方案应用在工业领域的企业,经过多年实践,976nm泵浦方案已成为市场的主流方案,但随着光纤激光器在高端制造、科研等领域的应用深入,对上游泵浦源的性能要求更为严苛,976nm泵浦方案的一些问题也日益显现。长光华芯以客户为中心,围绕应用困局开发集成光栅芯片模块,为行业发展带来新机遇。





976nm泵浦方案具有显著优势

掺镱光纤激光器(Yb-doped Fiber Laser)为实现更高功率与更优光束质量,普遍采用976nm泵浦波段。相比传统915nm泵浦,其核心优势包括:

  • 量子亏损降低20% ,系统效率提升至>40%

  • 吸收截面提升3倍 ,允许使用短光纤实现同等增益,抑制非线性效应

  • 热负载减少30% ,显著降低散热系统复杂度





976nm泵浦面临挑战:

1)吸收峰谱宽仅<10nm,波长偏移>0.5nm,导致效率断崖式下降;

2)传统外腔VBG锁波长方案的局限性:

  • 锁定范围窄: 仅能在有限温度或电流范围内锁定波长,温度波动或电流变化易导致失锁;

  • 需温控系统: 外腔VBG需温控补偿半导体二极管波长漂移,确保在所有工作电流、温度下泵浦光被充分吸收,增加系统体积与能耗;

  • 残余光剥除负担: 未被吸收的泵浦光需通过包层光剥除器散热,增加系统复杂度与成本。

  • 高成本: 外腔VBG材料及复杂的光学装配工艺,导致泵源体积与成本上升,增加系统体积与成本;

  • 光谱锁定时间: 光谱锁定时间~100ms,不能满足特殊应用需求





破解976nm泵浦源技术困局

——集成光栅芯片模块

为破解976nm泵浦技术困局,长光华芯研发出集成光栅激光器芯片光纤耦合模块:



1)300W 135/155μm 样品模块

样品模块温度依赖功率特性


该模块采用独特的外延芯片设计,可实现宽温范围线性功率输出,确保激光器在不同环境条件下都能保持稳定的性能。研发出的样品模块 300W 135/155μm模块光纤输出可兼容主流增益光纤,可轻松集成到现有的光纤激光系统中,无需额外修改。



2)>55℃宽温波长锁定

样品模块温度依赖光谱特性


实测数据显示,该样品模块可实现10℃~65℃ 宽温度全电流光谱锁定,光谱FWHM<0.4nm,无需额外的外腔光学元件,有效降低产品成本、提升产品环境适应性。



3)低温度波长漂移系数(0.07nm/℃)

波长-温度漂移系数

0.07nm/℃波长温度漂移系数,保障宽温工作下泵浦光光谱在增益吸收带内,保证了增益带宽的稳定,有助于激光器输出稳定的单模或者少模激光,提高激光质量。



4)低波长锁定时间(<10ms)

时间-波长-强度图


经过实测,从样品模块开始出光到激光输出波长被稳定锁定所需的时间<10ms,这一性能保证了激光器在实际应用中的快速响应和高精度控制,适用于多种高要求的激光应用场景。



5)芯片可靠性(2批次1000h无失效!)

3倍加速 寿命测试


光栅集成芯片通过2批次1000小时加速寿命验证且无失效!稳定的光栅集成芯片能确保激光输出的稳定性,减少因光栅故障导致的停机,保证了光纤激光器在实际应用中的长期稳定工作。


这一产品的出现有望打破传统泵浦源的技术瓶颈,推动光纤激光器技术的进一步发展,满足市场对更高功率、更优光束质量和更高可靠性的需求!


来源:长光华芯


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