受光纤激光器市场向高功率方向发展趋势的影响，光纤激光器泵浦源也在向高亮度、高功率方向发展。凯普林光电自2009年推出多单管高亮度光纤耦合半导体激光器以来，一直致力于高亮度系列产品的开发，不断加大研发力度，产品亮度和功率均有显著提高，从最初的20W、30W发展到百瓦。目前，该类产品包括：9xxnm/10W-200W，9xxnm/0.15NA/10W-85W，976nm稳波长系列/3W-85W，以及793nm/6W-30W。
凯普林光电高亮度激光器采用基于单管的“多单管”光纤耦合技术，将多路分立的半导体激光器发出的光束经过整形、重新排列、合束后，耦合进入单根光纤，从而达到高亮度输出。凯普林光电自主研发的多单管耦合结构，采用阶梯热沉、聚焦透镜、耦合光纤以及特殊的光路设计，简化了结构的复杂性，减小了组件的体积，大大提高了半导体激光器的输出亮度；优化设计的光纤结构，保证了耦合点的合理工作温度。目前，凯普林光电的多单管系列产品经过可靠性测试，MTTF时间超过10万小时，达到世界一流水平。成立至今，凯普林光电在半导体激光器封装和光纤耦合技术方面已申请了几十项专利技术。
图1 多单管光纤耦合技术
为实现半导体激光器输出的高亮度激光满足功率高、芯径小的目的，需将尽可能多的半导体激光器光束耦合进入单根光纤，但一束光要耦合入光纤中必须满足三个条件：一是光斑的最大直径小于光纤芯径；二是光束的发散角小于光纤的数值孔径对应的角度；三是激光快、慢轴的光束参量积（BPP，光束束腰半径与发散角半角的乘积）要小于光纤光束参量积。即
但实际应用中，只有光纤中心的正方形区域是可用区域，如图2所示，耦合光束截面如图3。
图2 光纤耦合时光纤的可用区域 图3 光纤中光束截面图
对于芯径为200μm，数值孔径为0.22的光纤，它的BPP值为22mm mad，可耦合的半导体激光束的BPP最大值为：
以9xxnm半导体激光器光束数据为例，慢轴束腰直径为95μm，发散角半角10°（99%的能量），其光束参量积约为8.3mm mrad；快轴束腰直径1.5μm，发散角半角39°（99%），光束参量积约为0.51mm mrad。经软件仿真，理论上200μm/0.22NA的光纤中可以耦合28个激光束。
目前，经过多年的技术积累与创新，凯普林光电9xxnm高亮度光纤耦合半导体激光器最高耦合分立半导体激光器数已达20支，激光器实物如图4、图5，具体输出功率、半导体激光器数量对应关系如下表。
表1 9xxnm高亮度半导体激光器参数关系
在高亮度半导体激光器领域，凯普林光电不仅具有技术领先的优势，产品线丰富更能给用户提供更多选择，实现一站式服务。其中，9xxnm和793nm两种波长系列产品，分别泵浦掺镱、掺铥光纤激光器；10W-200W不同功率级别可对应各种工作模式及功率要求的光纤激光器应用；976nm波长稳定系列泵浦源可满足高功率单模、超快等光纤激光器用户的需求；我们甚至还为光纤激光器用户专门开发了指示光产品。相比市场上其他公司有限的几种产品，凯普林能为用户提供更丰富的产品选择。
图4 9xxnm/100W/200W激光器实物图 图5 9xxnm/65W激光器实物图
作为国内最先推出多单管光纤耦合激光器的公司，凯普林光电在该产品方向上一直保持着国内领先，通过空间合束已实现105μm光纤耦合输出百瓦级的产品。未来，通过增加偏振合束、多波长合束等方法将实现更高亮度的光纤耦合半导体激光器，为高功率光纤激光器用户提供更好的产品与服务。
(审核编辑: 小王子)
