一、核心原理 紧凑型激光模块的核心原理基于激光的产生与调控技术,其工作流程可分为以下三步:
激光产生:通过电流注入或光泵浦激发半导体材料中的电子跃迁,在谐振腔内形成光子反馈循环,实现光子的指数级放大,最终产生高相干性、单色性和方向性的激光束。这一过程需满足粒子数反转、谐振腔结构、阈值条件三大核心条件。
光束整形:利用光学透镜系统对激光束进行整形和扩散。例如,激光线模块通过透镜组合将点光源转化为清晰均匀的激光线,其宽度和角度可精确控制;紧凑型光束调制激光增益模块则通过热沉表面的微相位结构调制传输光束,优化光强分布,提升能量提取效率与光束质量。
信号调制与传输:在光通信领域,激光模块通过调制技术(如直接调制、外调制)将电信号转换为光信号,实现高速、稳定的数据传输。例如,光模块中的激光器将电信号加载到激光光子上,通过光纤传输至接收端,再由光电探测器将光信号还原为电信号。
二、关键技术
微型化设计:采用折叠腔结构、集成化组件等技术缩小模块体积。例如,调Q纳秒脉冲激光器通过折叠式激光腔体设计实现紧凑化;纳米超紧凑型外腔集成可调谐激光器组件(Nano-ITLA)尺寸仅25mm×15.6mm×6.7mm,可集成至QSFP-DD等小型光模块中。
高效热管理:通过热沉、风冷散热等技术解决高功率密度下的发热问题。例如,Centurion+系列调Q脉冲激光器采用半导体泵浦源与高稳定折叠腔结构,支持风冷散热,适应工业现场环境。
智能调控技术:集成自动调焦、波长自动匹配等功能,提升模块易用性。例如,Qsmart激光器具备倍频模块自动位相匹配功能,一键即可实现最高非线性输出;紧凑型LDM可调焦激光二极管模块内置调焦工具,支持20mm至无穷远焦距调节。
三、典型应用场景
工业自动化:
品质检测:激光线模块投射精确激光线,用于检测车身零部件装配位置、电路板元件贴装精度等,偏差检测精度达微米级。
机器人导航:为仓储物流机器人提供环境感知信息,扫描货架与通道,规划优路径,避免碰撞。
光通信:
数据中心互联:Nano-ITLA作为长距离相干光通信关键部件,支持600Gbps以上超高速传输,满足5G时代流量激增需求。
高速光模块:紧凑型光模块(如SFP+)实现电信号与光信号转换,支持百兆至10Gbps传输速率,广泛应用于数据中心、网络通信等领域。
3D扫描与测绘:
文物数字化:激光线模块快速扫描文物表面形状与纹理,生成高精度三维模型,助力文物保护与研究。
建筑测绘:获取建筑物三维数据,为城市规划、建筑设计提供支持。
军事与安防:
激光测距:人眼安全激光测距仪模块(如20km2Hz连续频率型)用于光电监视、目标跟踪、火控系统,测量飞机高度、船舶离岸距离等。
科研与医疗:
激光光谱分析:可调谐激光器模块用于气体检测、光谱分析等领域,通过扫描波长实现多组分同时检测。
医疗设备:激光模块作为光源应用于激光手术、光学成像等医疗设备中,提升诊疗精度。