双曲柱面-平面透镜对半导体激光光束的准直性能

根据光线传播的基本原理,位于偏心率恰为相对折射率的双曲折射面外侧焦点上的点光源所发出的发散光,经折射后可成为较为理想的准直光束、因而可以制作用于半导体激光二极管条快轴方向准直的双曲柱面-平面透镜。本文通过计算和推导,用解析式表达并讨论了半导体激光器快轴方向发散光束通过双曲柱面-平面透镜后的半宽度、光强分布和光能转换效率,为正确认识和使用微双曲柱面-平面透镜改善半导体激光快轴方向光束的发散,提高光束质量提供了理论依据。     

基于像散与理想光源成像原理的高亮度半导体激光器光纤耦合设计方法

运用像散原理和理想光源成像原理,讨论了半导体激光器消像散设计.提出了一种基于消像散的高亮度半导体激光器光纤耦合系统的设计方法.以波长为808 nm,输出功率为10 W的半导体激光器的光纤耦合为例,给出了详细的计算方法和设计步骤.结果表明:采用该方法将半导体激光器光束耦合入数值孔径为0.22,芯径为50 μm的光纤中,耦...     

大功率半导体激光器阵列热串扰行为

以硬焊料传导制冷,30%填充因子半导体激光器阵列为例,建立了三维有限元模型,对阵列内部各发光单元之间的热串扰行为进行了分析研究。结果表明,当其连续波工作时间大于1.2 ms后,阵列内发光单元之间出现热串扰现象;当次热沉由CuW合金改为铜金刚石复合材料时,阵列内发光单元自热阻和相邻发光单元的串扰热阻降低,有效地降低了各发光单元之间的热串扰行为。保持阵列宽度、发光单元数目及发光单元周期不变,发现随阵列填充因子的增加,器件热阻以指数衰减趋势逐渐降低,而发光单元间的热串扰特性对此变化并不敏感;保持阵列单个发光单元输出功率,发光单元尺寸及阵列宽度不变,增加发光单元个数后,阵列内各发光单元之间热串扰加剧,填充因子越高阵列升温速率越快;但在最初约70 s内,包含不同数目发光单元的阵列最高温度差异仅约0.5 ℃,有利于多发光单元高填充因子器件高功率输出。     

半导体激光器光束匀化系统的光学设计

为了提高半导体激光器光束的均匀性,设计了非球面与微柱透镜阵列相结合的匀光系统。快轴方向利用光线追迹设计非球面匀化透镜;慢轴方向采用微柱透镜阵列对光束进行分割叠加。半导体激光器输出光束通过该匀光系统,在目标面上可以得到能量匀化的方形光斑。利用Zemax光学软件对半导体激光器单管和阵列进行匀化仿真,验证了该匀化系统应用于半导体激光器整形的可行性,得到了目标面动态范围变化对均匀度的影响程度,研究了微柱透镜阵列间距变化及快轴匀化透镜旋转对光斑均匀度的影响。单管和阵列在输出面上的光斑均匀度均大于90%,能量传输效率分别为95.4%和96.2%。该设计结果对半导体激光器光束匀化具有一定的参考价值。     

一种模拟二极管激光源场的新方法

基于非傍轴衍射理论和二极管激光远场光强的实验结果,借助于振幅-位相恢复算法,提出了模拟二极管激光源场分布的一种新方法.给出了模拟步骤,并以双异质结二极管激光为例加以说明.当实验结果准确时,这是一种足够精确的方法,有实际应用意义. 关键词： 二极管激光 源场分布 模拟退火法     

千瓦级传导冷却半导体激光器阵列热特性

随着半导体激光器输出功率的进一步提高,热管理已经成为制约其性能和可靠性的关键瓶颈之一。利用有限元方法对千瓦级高功率传导冷却型（G-Stack）半导体激光器阵列的热特性进行数值模拟与分析。结果表明工作脉宽大于250 μs时器件各发光单元之间会发生严重的热串扰现象。在横向及垂直方向的热量分别为64.7%与35.3%,横向方向热阻的74.9%及垂直方向热阻的66.5%来自CuW,表明CuW对于激光器的散热性能有着决定性的影响。实验测试了器件在不同占空比条件下的光谱特性,得到工作频率分别为20、30、40 Hz相对50 Hz的温差分别为2.33、1.56、0.78℃,根据累积平均温度法计算得到的温差分别为2.13,1.47,0.75℃,理论模拟结果相对于实验结果的平均误差小于6.85%,结果表明理论模拟结果和实验瞬态热阻基本吻合。     

描述激光二极管远场光强分布的理论模型

 介绍了描述激光二极管远场光强分布的几种典型理论模型,并与实验结果作了详细比较。结果表明：激光二极管的传输和远场特性应当用非傍轴理论描述,并且远场光强分布一般与输出功率大小有关。在不同功率水平下,异质结激光二极管快轴与慢轴方向的远场行为应选用不同的模型模拟。此外,还对厄米-高斯模型做了修正,考虑了奇数阶厄米-高斯模的贡献,并用厄米-高斯模的非相干叠加代替厄米-高斯模的相干叠加。改进的厄米-高斯模型能更好描述100 mW双异质结GaAlAs LD慢轴方向的远场光强分布。     

球状光纤耦合器参数与耦合效率的关系

根据光线追迹方法,通过计算和推导,讨论了在制作和设计球状光纤耦合器时应该注意的参数设计,得到其参数与耦合效率的解析表达式,为球状光纤耦合器的设计提供了理论计算依据。     

808nm连续波2000W半导体激光器垂直叠阵

为了全面提高大功率半导体激光器的性能和功率,采用双面散热技术,优化了大功率半导体激光器垂直叠阵和单bar器件的热管理和热设计,使得808nm单bar半导体激光器在连续波工作模式下的功率达到100W;808nm 20bar垂直叠阵功率达到2000 W.对微通道液体制冷大功率半导体激光器叠阵和单bar半导体激光器器件的LI...     

温度对高功率半导体激光器阵列“smile”的影响

用数值模拟与实验测试相结合的方法,研究了温度对"smile"的影响.利用有限元方法分别模拟计算了半导体激光器芯片键合及工作过程中激光器芯片中的热应力,模拟中假设激光器芯片的弯曲仅由热应力引起;计算结果表明,激光器芯片有源区的热应力随工作温度的升高而减小,由热应力导致的芯片的弯曲随温度升高而减小.实验结果表明,对于具有相同芯片、同一封装形式、同批次的器件,"smile"随温度的升高有增大或减小的趋势,这与封装前裸芯片的弯曲形态及封装热应力的综合作用有关;若封装前裸芯片为相对平直的或凸的,则封装后激光器的"smile"将随温度升高而减小;若封装前裸芯片为凹的,封装后的激光器芯片仍为凹的,则"smile"随温度升高而增大.