多模激光二極管是功率高得多的器件（通常為>10 W至幾千瓦）。

光纖類型：重要的是要知道兩種類型的有源光纖，它們通常用于耦合從半導(dǎo)體激光管進(jìn)來的光：

a.單模光纖的纖芯通常為幾μm（例如，波長(zhǎng)為1μm的纖芯約為6μm，而波長(zhǎng)為1.5μm米的約為9μm，約6倍）。

b.多模光纖是直徑較大的光纖，可以處理更高水平的光功率。標(biāo)準(zhǔn)版本纖芯直徑通常為62、100、200、400、800，甚至到>1000μm。直徑越小，就越容易用透鏡或顯微鏡物鏡將來自光纖的光線聚焦到一個(gè)小點(diǎn)上。

隨著波長(zhǎng)的減小，纖芯直徑變得非常小。當(dāng)考慮到其截止波長(zhǎng)和該截止波長(zhǎng)1.5倍之間的波長(zhǎng)時(shí)，單模光纖運(yùn)行良好。低于此范圍，光纖會(huì)變成多模光纖，高于此范圍，在彎曲光纖時(shí)，光很容易離開光纖。

1.  單模光纖耦合激光二極管

1.1 封裝類型：該類型的半導(dǎo)體激光管常用的有兩種封裝，一種“蝶形”封裝，封裝中集成了一個(gè) TEC溫控冷卻器和一個(gè)熱敏電阻。單模光纖耦合半導(dǎo)體激光管通常能夠達(dá)到幾百mW到 1.5 W的輸出功率。

圖4：業(yè)界常見的3類半導(dǎo)體激光管發(fā)射器。

FP激光器最常見、最普通的半導(dǎo)體激光器，是以FP腔為諧振腔，發(fā)出多縱模相干光的半導(dǎo)體發(fā)光器件。工藝非常成熟，應(yīng)用廣泛。但FP的光譜特性不好，存在多個(gè)邊模和色散的問題。所以，只能用于中低速率（1-2G以下速率），短距離的應(yīng)用（小于20公里）。

為了降低發(fā)射帶寬并提高半導(dǎo)體激光管的整體穩(wěn)定性，半導(dǎo)體激光管制造商通常在輸出光纖內(nèi)添加光纖布拉格光柵。布拉格光柵在一個(gè)非常精確的波長(zhǎng)上為半導(dǎo)體激光管增加了百分之幾的反射率。這會(huì)讓半導(dǎo)體激光管的發(fā)射帶寬整體減小。在沒有布拉格光柵的情況下發(fā)射帶寬通常為3-5nm，而在有布拉格光柵的情況下要窄得多（<0.1nm）。在沒有布拉格光柵的情況下波長(zhǎng)光譜溫度調(diào)諧系數(shù)通常為 0.35 nm/°C，而在有布拉格光柵的情況下該值要小得多。

b. DFB（Distributed Feedback）分布式反饋激光器激光管

    DBR（Distributed Bragg Reflector）分布式布拉格反射激光器

DFB/DBR半導(dǎo)體激光管器件將布拉格光柵波長(zhǎng)穩(wěn)定部分直接集成到半導(dǎo)體激光管內(nèi)部的增益介質(zhì)中，在諧振腔內(nèi)即形成選模結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)完全單模工作。這為DFB提供了一個(gè)更窄的發(fā)射波長(zhǎng)，通常為1MHz（即~10-5nm），而不是帶有布拉格光柵的法布里-佩羅特的約0.1nm。所以光譜特性非常好，可以避免長(zhǎng)度傳輸中色散的影響，廣泛用于長(zhǎng)距離、高速率的應(yīng)用場(chǎng)合。波長(zhǎng)光譜溫度調(diào)諧系數(shù)通常為 0.06 nm/°C。

圖 6：DFB 和 DBR 半導(dǎo)體激光管原理

2.  多模光纖耦合激光二極管

圖 7：?jiǎn)卧雽?dǎo)體激光管

多發(fā)射器：當(dāng)多個(gè)發(fā)射器分離并與多模光纖中的其他隔離發(fā)射器光耦合在一起時(shí)。因此，輸出功率水平可擴(kuò)展到數(shù)百瓦，并且光纖的尺寸可以保持較小，如 100 或 200 μm 纖芯。

圖 9：?jiǎn)蝹€(gè)元件組裝在底座（左）或由 19 個(gè)發(fā)射器制成的單巴條上。

多巴條：當(dāng)多個(gè)巴條組裝在一個(gè)大型水冷封裝中并耦合在大直徑多模光纖中時(shí)。我們?cè)谶@里討論的是耦合到例如 600 或 800 μm 纖芯多模光纖中的 100 W甚至 KW。

• 典型的單一發(fā)射器的電壓電平為1.5V，電流為15A。
• 對(duì)于多發(fā)射器半導(dǎo)體激光管，發(fā)射器是串聯(lián)組裝的。這意味著電流水平不會(huì)改變（通常最大 15 A），但是電壓會(huì)隨著發(fā)射器數(shù)量增加而增加。（例如， 4.5V/15A的60 W半導(dǎo)體激光管）
• 一個(gè)半導(dǎo)體激光管巴條將所有發(fā)射器并聯(lián)組裝在一起。因此，電壓水平不變，但電流水平可以輕松達(dá)到 45 或 50 A。
• 同樣，當(dāng)將多個(gè)巴條組裝在一起時(shí)，它們是串聯(lián)組裝的，因此電流水平（例如 45 A）不會(huì)改變，但電壓會(huì)隨著巴條數(shù)的增加而有規(guī)律地增加。