大功率半导体激光器阵列光束光纤耦合研究

从半导体激光器的光参数积出发，给出了一种集光束准直、整形、聚焦及耦合的高功率半导体激光器阵列光束的光纤耦合方法。推导出了正交的两组准直微透镜阵列的面形公式；计算了准直光束的准直精度和聚焦光学系统参数。作为例子，给出一个光纤芯径为800μm，数值孔径0．37的光纤耦合高功率半导体激光器实验结果．其耦合效率大于53％。     

阵列半导体激光器光束准直设计

根据变折射率介质对光束自动聚焦特点,并利用光线微分方程,设计了阵列变折射率介质棒准直阵列半导体激光束,计算机仿真表明,该准直系统能达到较为理想的准直效果,其准直结果可达3mrad～4mrad。     

大功率半导体激光阵列远场光强分布研究

针对Bar和Stack两种类型激光器,运用双峰模型,对各个发光单元的光强进行非相干叠加,得出Bar和Stack两种激光器的远场光强模型,并根据此模型模拟出Bar和Stack的远场光强分布。分别定量描述了Bar和Stack光强分布均匀的区域以及开始出现类似单发光单元的双峰分布的位置,并给出了相应的经验计算公式。利用这些公式以及器件数据手册给出的参数即可方便的计算出Bar和Stack的均匀区域以及出现类似单发光单元的双峰分布的位置。理论分析与实验结果基本吻合。可为Bar和Stack在实际应用中设计光学系统以及光束质量评价提供理论依据。     

激光远场CCD诊断仪

研制了一台高质量的激光远场CCD诊断仪（LFCD），准备用于实时监测φ250mm高功率激光系统的远场光学性能，以评价激光系统末端输出光束的可聚焦能力。用一台1．06μm连续输出的半导体泵浦固体激光器，扩束成φ360mm理想平行光源初检LFCD，获得此仪器的可聚焦能力优于1．2倍衍射极限，此弥散角内包含的能量占总光能的70％～80％。仪器的调焦精度≤±0．1mm，在聚焦镜焦深的范围之内。     

半导体激光阵列“Smile”效应下快轴准直镜的装调

针对3种典型“Smile”形态的半导体激光阵列(LDA)如何装调快轴准直镜的问题, 开展“Smile”条件下快轴准直实验定量研究。利用光纤近场扫描法和最小二乘法获得LDA的“Smile”值, 采用Zemax非序列模式, 模拟“Smile”下LDA的快轴准直。结果表明, LDA的“Smile”大小及形态分布影响准直镜装调位置, 透镜光轴需要与LDA匹配, 否则会造成光束质量的劣化。这为实际掌握LDA的快轴准直安装提供一种思路, 为进一步集成高功率高光束质量的大功率半导体激光器提供了理论和实验基础。     

半导体激光阵列“Smile”效应下快轴准直镜的装调

针对3种典型"Smile"形态的半导体激光阵列(LDA)如何装调快轴准直镜的问题,开展"Smile"条件下快轴准直实验定量研究。利用光纤近场扫描法和最小二乘法获得LDA的"Smile"值,采用Zemax非序列模式,模拟"Smile"下LDA的快轴准直。结果表明,LDA的"Smile"大小及形态分布影响准直镜装调位置,透镜光轴需要与LDA匹配,否则会造成光束质量的劣化。这为实际掌握LDA的快轴准直安装提供一种思路,为进一步集成高功率高光束质量的大功率半导体激光器提供了理论和实验基础。     

半导体激光的准直系统设计

本文简单介绍了半导体激光的光学特性;主要阐述了轴向尺寸受限半导体激光准直系统的设计方法和椭圆光束的整圆方法。     

大功率激光器阵列光场分布测试方法的研究

针对大功率半导体激光器阵列难以进行光场分布测试评价的问题,设计了大功率激光器光场分布测试系统。从测试系统探测器的抗损伤阈值方面,分析了对激光衰减的比例要求,提出了几种衰减的方法,设计了低透射系数高抗激光损伤的衰减方案,并进行逐一的测试比较,得到了理想的衰减效果。结合测试系统要求,完成了大功率半导体激光器光场分布的测试与评价。     

半圆形半导体激光器阵列准直工艺方法研究

通过试验,分析并验证了半圆形半导体激光器阵列准直后光束指向发生偏移的原因,证明了烧结过程对准直光束指向性的影响。为避免烧结过程对准直工艺的影响,设计了一种的新的半圆形半导体激光器阵列的准直工艺方法,并设计了半圆形半导体激光器阵列准直工艺平台,实现了对半圆形半导体激光器在组装、烧结后进行阵列准直;同时采用两点一线的原理,设计了用于半圆形半导体激光器阵列准直的双屏监测方法,有效提高了准直的指向准确性和工作效率。通过一对半圆形器件对Ф3mm的固体棒进行泵浦试验,工艺改进后的泵浦增益有了明显提高,泵浦功率为2.3kW时,增益提高了大约15%。     

半导体激光器单管准直实验研究

利用高斯光束的ABCD传输矩阵理论分析了LD与自聚焦透镜之间的距离与出射光束远场光斑尺寸之间的关系.通过理论计算可以方便地得到最佳距离,获得较高亮度输出,并进行了实验验证.对平面自聚焦透镜、球面自聚焦透镜和圆柱透镜的准直效果进行了实验比较,最后将自聚焦透镜与LD固定,制做了实用的器件,该器件可以将LD椭圆形光斑转变成线形光斑,快轴、慢轴远场发散角分别为0.1°和2.50°耦合效率86%.     

半导体激光束准直技术

本文根据半导体激光束的像散椭圆高斯光束特性,设计实用的半导体激光束准直系统的光学结构,并给出其参数计算的正确公式,修正了文献[5～8]中相应的公式．     

半导体激光测距机非球面准直整形元件的设计

准直整形光学系统的设计可以提高半导体激光测距的测程和精度,系统中采用非球面光学元件优点突出.某测距装置采用4×1半导体激光器阵列,其波长为905 nm,发散角为25°(V)×10°(H).根据半导体激光器的远场发散角特点,结合非球面光学设计理论,基于ZEMAX软件设计出非球面准直整形元件.由计算结果可知,准直整形后垂直于结方向和平行于结方向发散角分别为3.33 mrad和2.67 mrad,光斑更均匀,能量利用率提高.     

大功率半导体激光器发散角测量技术研究

研究利用一种步进电机和光电转换装置组成的测试系统测量大功率半导体激光器发散角的方法.根据使用要求选择合适的探测元件,设计了测试系统.以波长950 am,阈值电流200 mA,功率为900 mw的大功率半导体激光器为实验对象,结果显示,发散角测试精度可达到0.1°.在860～1064nm波长范围内多次实验,验证了该方法具有的实用精度要求.分析了发散角测量的影响因素.     

测距用微激光束发散角的测量

高斯光束发散角的测量有很多种方法,但对很小的发散角,如20μrad的发散角,一般都不易测量.为了测量这样小的角度,这里采用倒置的激光准直望远镜,对待测发散角先进行放大,然后测量.同时,分析了倒置激光准直望远镜的定位误差对发散角的放大率的影响,得出了用倒置激光准直望远镜测量微小高斯光束发散角的可行性结论.     

增益开关半导体激光器最佳工作状态研究

研究了不同调制速率下的增益开关半导体激光器的最佳工作状态。理论分析表明 ,在不同的调制速率下 ,激光器的最佳工作状态有较大的差异。在低速调制下 ,激光器应该工作在较小的直流偏置下 ,以避免输出脉冲拖尾的产生。在高速调制下 ,激光器应该工作在较高的直流偏置下 ,以提高输出脉冲的消光比。理论结果同实验结果相吻合。     

半导体激光多普勒测速装置

介绍了采用半导体激光器为光源、PIN管为光电接收器的小型多普勒测速装置,为多普勒测速仪向便携式发展开辟了途径。     

光泵用大功率半导体激光器列阵

本文报导工作波长适合于泵浦掺Nd固体激光器的GaAIAs/G&As激光锁相列阵。采用氧化物掩蔽和Zn扩散条形结构工艺,获得了十单元列阵器件。其工作波长为809±5nm,输出功率大于200mW。已用于Nd∶YAG和Nd玻璃激光器的泵浦。     

大功率半导体激光器阵列的封装技术

半导体激光器阵列的应用已基本覆盖了整个光电子领域，成为当今光电子科学的重要技术。本文介绍了半导体激光器阵列的发展及其应用。着重阐述了半导体激光器阵列的封装技术——热沉材料的选择及其结构优化、热沉与半导体激光器阵列之间的焊接技术、半导体激光器阵列的冷却技术、与光纤的耦合技术等。