星汉课堂：半导体激光器就该这么用！

星汉激光光纤耦合半导体激光器，包括105um、135um、200um等多种不同光纤芯径输出，激光功率涵盖几十瓦到上千瓦，输出波长涵盖400nm至1000nm，具备多单管耦合、高可靠性、防反射保护、高光电转化率、波长覆盖范围广等特性，广泛应用于工业加工、精密加工、医疗美容、科学研究、传感检测、照明等领域。

本期操作指南带领大家来熟练操作半导体激光模块的使用，特别是对风冷激光器客户，本标准安装工艺尤其重要。

安全预防措施

正常情况下，从弯曲的光纤（由于弯曲损耗）中散射出来光很少，此时是比较安全的。但只要激光模块通电，还是必须要做好眼部防护，以防光纤破损/熔化引起的突然性强光泄漏。请严格遵守四级红外激光安全标准对眼睛和皮肤做好防护措施。

安装半导体激光器

1、图2所示，把激光模块放置在标准的大理石平台上，检测壳体底部平整度，确保壳体本身无变形，底板无凹坑。

图2 在大理石平台上检测壳体底板平整度

2、用酒精清洁散热板表面。

3、参照图3，翻转激光模块，用酒精仔细清洁壳体底部。

图3 用酒精清洁壳体底部

4、在激光器模块底部均匀涂上一层导热硅脂，厚度大约100um（如图4）；然后对准安装孔位，把激光器模块放置到冷却板上。

图4 壳体底板涂覆导热界面材料

图5 配套螺丝、垫片、垫圈、扭力螺丝刀

如图5所示装上配套的螺丝/弹垫/垫圈；

推荐采用扭力螺丝刀安装激光模块，先把扭力矩设置在0.15 N∙m，然后顺时针拧2-3圈把螺丝轻微固定；然后再把扭力扳手扭矩设置为 0.25N∙m，再顺时针拧紧螺丝几圈，直至螺丝无法再拧为止。

图6 使用螺丝固定激光器到散热板上

5、确认导热材料从激光模块底部四周溢出，如图7所示。

图7 确保界面填充材料从激光模块底部四周溢出

电路连接

1、静电防护

静电释放是导致半导体激光器意外失效的重要原因之一。激光器安装需由经过培训的人员完成，操作时需佩戴防静电手腕带并且将工作台需接地。

星汉激光模组均采用防静电材料包装，同时每个器件的正负电极引线采用静电耗散材料短接；在激光模块管脚与供电电源连接之后，方可移除管脚上的防静电保护线。

2、供电电源

当电源的电压或电流超过激光模块允许的最大值（在产品规格书中给出）时，可能会导致二极管损坏。电源应当有过流、过压保护，以及瞬变抑制功能。

当数个激光模块串联使用时，为防止器件与大地之间产生击穿，电极两端最大电压建议小于75V。

3、电极焊接

“即插即用”的供电方式只适用于短期使用或测试；如长期使用，请采用直接焊接的方式供电，焊接的最高温度不能超过300℃，焊接时间不能超过 10 秒钟。

弯折或剪切接电极引脚有可能影响激光模块的气密性和可靠性，因此不建议弯折或剪切接电引脚。

光纤整理

为避免光纤受损，光纤需盘绕成圈。当存贮和运输时，光纤的弯曲半径应当大于200倍的光纤直径；当激光工作时，光纤的弯曲半径应当更大，具体参考下表。

对于功率在800W及以上光功率半导体激光器应该适当增加弯曲半径20%-50%不等。

半导体激光器抗回返光

激光模块内部安装有双色滤光片，以防止~1 微米波段激光损伤激光二极管，但仍有两种情况需要考虑：

首先，双色滤光片不能防护 9XXnm 的回返光或残余泵浦光（例如在双向泵浦光纤激光器中，不是所有的泵浦光都会被有源光纤吸收）。为了避免损伤激光二极管，要将回返的 9XXnm 光控制在激光模块最大输出功率的 2.5%以内。

其次，虽然双色滤光片有很高的隔离度保护激光二极管，但应当控制~1 微米回返光强度不超过激光模块的回返光处理能力，任意1秒内的~1微米回返光能量不能超过10焦耳（例如：10瓦连续光，或功率10千瓦，但持续时间小于1毫秒）。

半导体激光器测试及使用

1、输出端准备

在最大驱动电流下，激光模块输出光纤尾端端面的反射光返回到激光器内部，可能会导致激光二极管功率降级，严重时会直接使激光器失效。为了避免损伤激光器，在测试激光模块的输出功率前，需要在其输出光纤上熔接一根镀有增透膜的输出端光纤，或者将输出光纤端面切割或者研磨成 8°斜面角，然后再测试输出功率，参考图8示意图。