激光器与光纤的耦合方式

激光器与光纤的耦合方式

激光器通过光纤传输也被叫做光纤耦合激光器，被用于PCB制版、LDI曝光、荧光激发、生物检测、焊接、3D打印等用途，半导体激光器与光纤的耦合方式可以分为直接耦合和光学透镜组耦合两大类。

下面详细介绍这两类不同的耦合方式：

一、直接耦合方式

1. 这种方法是将激光器的输出端直接对准纤芯的输入端，通常需要使用精密的对准装置来保证两者之间的精确对齐，适用于低功率激光器和较短的耦合距离。

优点：结构简单，尺寸小，成本较低。

缺点：是对准困难，耦合效率受对准精度、激光波长影响较大，且容易受到机械振动和温度变化的影响。

2. 在光纤端部集成一个微透镜，用于将激光器的输出光束聚焦到光纤的纤芯。微透镜可以是球面透镜或非球面透镜，有效优化光束质量和提高耦合效率，像是激光二极管直接耦合尾纤输出。

优点：耦合效率得到提高，对准精度要求相对较低。

缺点：是微透镜光纤的制造成本较高，且可能引入额外的光学损耗。

二、光学透镜组耦合方式

1. 单透镜耦合，透镜的选择（如焦距、数值孔径）对耦合效率有重要影响。

优点：结构相对简单，易于实现。

缺点：是耦合效率可能不如多透镜系统，且对透镜的光学质量要求较高。

2. 使用两个透镜构成的4f光学系统，第一个透镜将激光器的光束聚焦到一个中间像平面，第二个透镜再将这个像平面的光束聚焦到光纤的输入端，这种配置可以提供较高的耦合效率和较好的压缩激光光束，适合一些雕刻、切割的工业类型激光器。

优点：耦合效率高，激光光束质量较好、光斑压缩效果好，且系统对准相对容易。

缺点：系统复杂度增加，成本相对较高。

3. 使用多个透镜组合来优化激光光束的传输和耦合，可以包括偏振、准直、压缩透镜阵列和其他光学元件，如光束整形器、波前校正器等。

优点：是可以根据需要设计出高度优化的耦合光纤系统，适用于高要求的应用。

缺点：系统复杂，成本高，设计和对准难度大。

在选择耦合方式时，可通过光纤耦合激光器的激光功率、激光波长、光纤芯径、耦合效率、功率稳定性、输出方式、经济性要求来进行选择。