大功率半导体激光列阵单光纤耦合技术

利用阶梯反射镜整形技术和偏振合束及波长合束技术成功将两只波长为808nm和两只波长为980nm的40W大功率半导体激光器光束进行混合,最后得到输出功率为95.8W、耦合效率为60%的双波长大功率半导体激光列阵单光纤耦合模块,光纤芯径为400μm,数值孔径为0.22.     

半导体激光器双波长光纤耦合模块的ZEMAX设计

为了发挥单管半导体激光器的优势,获得光纤耦合模块多波长、高功率、高亮度的光束输出,利用ZEMAX软件仿真模拟,设计了一种单管光纤耦合模块。此模块将32支输出波长分别为915 nm、975 nm,输出功率为15 W的单管半导体激光器,经过微透镜组快慢轴光束整形、空间合束、偏振合束、波长合束以及光束聚焦等一系列工艺后,耦合进芯径200 m、数值孔径0.22的光纤。模拟结果显示,光纤输出功率467.46 W,光纤前后耦合效率大于98.47%,总耦合效率高于97.39%,光功率密度高于12.86 MW/（cm2sr）,达到了泵浦激光器和功率型器件的性能要求。使用Solidworks软件设计了相应的底板结构,并结合ANSYS软件进行散热模拟分析,结果显示该模块散热性能良好,可行性较高。     

多单元半导体激光器的高亮度光纤耦合输出

设计并研制了一种多单元半导体激光器的高亮度光纤耦合输出模块.激光器芯片采用分子束外延(MBE)方法生长的宽波导、双量子阱结构AlGaAs/GaAs激光器外延材料,激光器模块采用4只准直的单条形大功率半导体激光器,器件腔长为2 mm,发光区宽度为100μm,单条形器件的连续输出功率为5.0 W,每两只单条形器件的准直输出光束经过空间合束后再通过偏振合束,实现了多单元器件输出的高光束质量功率合成,采用简单的平凸透镜实现了合束光束与100μm芯径、数值孔径(NA)0.22石英光纤的高效耦合,耦合效率高达79%,输出功率达10.17 W,光纤端面功率密度达1.0×105W/cm2.     

15 kW光纤耦合半导体激光淬火光源

针对激光淬火在大型风电轴承生产中的实际需求,研制了一种功率高达15 kW的光纤耦合半导体激光淬火光源。该光源先采用915 nm和976 nm两个波段各8个宏通道冷却技术封装的半导体激光微巴条阵列作为发光单元,进行空间、偏振及波长合束,在光纤芯径为200μm、数值孔径为0.22的光纤中实现了超过800 W的连续输出,电光转换效率整体达到45%以上。再通过19×1光纤合束器对19个800 W模块进行合束,由输出端口光纤直径为1 mm的光纤耦合输出。光束经过由微透镜阵列与聚焦镜复合的加工头,光斑匀化,最终输出了功率大于15 kW、光斑尺寸为165 mm×25 mm的激光束,满足了大型风电主轴轴承滚道面淬火需求。     

500W光纤耦合半导体激光模块

针对半导体激光器在工业领域的应用和光纤耦合可以实现柔性传输的特点,设计了光纤耦合半导体激光模块。采用光束整形技术、空间合束、偏振合束和光纤耦合等技术,将两组共10个整形后的半导体标准阵列进行合束,扩束后耦合入芯径400m、数值孔径0.22的镀增透膜光纤。在工作电流70 A时,光纤耦合前功率为545 W,光纤耦合后功率为518 W,光纤耦合效率高于95%,得到很高的光纤耦合效率,电光转换效率为43%,为下一步千瓦级光纤耦合半导体激光器的制备奠定了基础。     

应用于金属焊接的光纤耦合输出2kW半导体激光光源

报道了一种高效节能、千瓦级光纤柔性输出半导体激光焊接光源。采用半导体激光合束技术,研制出2246W半导体激光合束光源,电光效率达43.6%;通过聚焦耦合,实现从600μm芯径、数值孔径0.2的光纤连续输出功率为2104W,光纤耦合效率达93.7%;在光纤输出端采用放大率1颐1的成像系统,到达工件表面的功率为2084W,光参量积为46.89mm·mrad,在束腰处测得光斑直径600μm,光功率密度为7.37×105 W/cm2,可以满足金属薄板焊接的激光加工要求     

808 nm大功率半导体激光器光纤耦合模块系统

根据808 nm大功率半导体激光列阵(LDA)的远场光场的分布特点,利用多模光纤柱透镜和光束转换装置对808 nm半导体激光列阵的发散角进行压缩整形,通过聚焦准直透镜将激光束耦合进入芯径为400 μm的光纤,实现了30 W的功率输出,其中最大耦合效率大于80%,光纤的数值孔径(NA)为0.22.通过分析其输出光斑和输出曲线,表明LDA与光纤耦合系统不仅从各个方向同时压缩了激光束的发散角,有效地实现了对激光束的整形、压缩,而且性能稳定,可靠实用.     

楔形光纤排与半导体激光器耦合技术研究

首先从半导体激光器列阵的发光特性出发,利用楔形光纤排对大功率半导体激光器列阵光束进行耦合,最后得到一只含有19个纤芯,每个纤芯为200μm,数值孔径为0.12的大功率半导体激光器光纤耦合模块,输出功率为32.48W, 耦合效率为81.2%.     

大功率半导体激光器二维阵列光纤耦合技术

介绍了大功率半导体激光器二维阵列的光纤耦合技术,其中有整形耦合法、偏振合束法和波长合束法.用光线追迹法进行了二维阵列的光纤耦合模拟,对结果进行了分析,提出了改进办法,为进一步开展二维阵列的光纤耦合工作提供了有益的借鉴.     

50W半导体激光列阵单光纤耦合模块

利用阶梯反射镜整形技术分别对两个功率为40W的半导体激光器光束进行镜面分割,旋转重排后使用偏振分光棱镜(PBS)进行合束,最后得到功率为55.8W、耦合效率约为70%的半导体激光列阵(LDA)单光纤耦合模块,光纤芯径为Φ400μm,数值孔径(NA)为0.22。经过连续100h的正常拷机后,功率稳定。     

大功率激光光纤耦合技术研究

简要介绍了大功率激光光纤耦合技术的六个主要的研究方向。包括 :光纤的选择与光纤端面处理、激光光纤耦合条件、聚焦透镜组合的选择、透镜像差的影响、光束与光纤失准引起的耦合效率下降以及透镜的热透镜效应。     

双波长高功率半导体激光器波长耦合技术

介绍了非相干耦合技术中波长耦合原理及关键技术,根据波长需要设计耦合器件,自行设计了光学系统对光束进行扩束聚焦,通过实验将808nm和980nm两半导体激光迭阵光束通过此技术进行合束,最终实现更高功率输出,耦合效率为80%,光斑大小为2mm×2mm,可满足将半导体激光器直接应用于熔覆、焊接等场合。     

一种端面泵浦固体激光器的泵浦耦合方法

泵浦光与振荡光之间的高效耦合是改善泵浦转换效率和输出光束质量的有效途径,也是激光技术领域的研究热点。对光纤耦合激光二极管端面泵浦Nd3+∶YAG激光器的泵浦耦合方法进行了研究,提出了一种通过CCD观察泵浦光在离轴状态下输出光的高阶模光斑分布,判断泵浦光与振荡光耦合效果,进而调整泵浦光的空间位置获得近似高斯光束的泵浦耦合方法,该方法简单实用,对调整泵浦光以改善输出光束质量有一定的参考作用。     

一种用于生物研究的光镊与激光微束系统

分析光镊与激光微束的性质和特点,研究两者相互配合、联合操作的技术及优势。在国内首次实现光镊与微束激光的耦合技术,这种全新的显微操作系统可对活体细胞进行全方位操作与微加工。     

调Q Nd：YAG脉冲激光－光纤耦合与传输特性的研究

研究了调ＱＮｄ：ＹＡＧ脉冲激光－光纤耦合效率与传输特性，测量了激光损伤阈值，研究了入射激光束参数对激光损伤阈值和耦合效率的影响，在此基础上设计了耦合光学系统，对１０ｎｓ的激光脉冲，从光纤输出的激光脉冲的能量密度达１２Ｊ／ｃｍ￣２，对准静态Ｎｄ：ＹＡＧ（脉宽ｍｓ量级）脉冲激光，从光纤输出的激光脉冲的能量达３．５Ｊ可以满足激光刻字和激光焊接的要求。     

脉冲能量对激光推进中冲量耦合系数的影响

实验通过采用最大输出脉冲能量为100J的TEACO2激光器,研究了从13~80J的激光脉冲能量对大气呼吸模式激光推进冲量耦合系数的影响。结果表明当脉冲能量在80~24J变化时,冲量耦合系数没有明显变化,当脉冲能量下降至22J以下时,冲量耦合系数下降52%。对这一特性进行了初步的理论分析,并通过改变实验环境气体压强,对这一理论进行了验证。     

大功率半导体激光光纤耦合技术进展

由于大功率半导体抽运固体激光器在民用和军事等方面显示了越来越重要的地位，大功率半导体激光光纤耦合技术作为其关键技术，日益受到人们广泛关注。对各种大功率半导体激光器光纤耦合技术进行了简介和比较，并对国内外同类产品进行了概述与展望。     

铲形光纤与半导体激光器耦合特性的研究

为了提高半导体激光器与光纤的耦合效率和失配容忍度,提出了利用带铲形微透镜的多模光纤与大功率半导体激光器进行耦合的新技术。采用模场匹配的方法,推导出耦合效率关系。在理论上讨论了耦合时在轴向、倾角的失配容忍度,并在实验中得到了高达78.5%的耦合效率。这一结果对提高铲形光纤的实用性是有帮助的。     

大气中激光烧蚀铝靶冲量耦合系数实验研究

研究了激光与铝靶相互作用过程中,大气中激光功率密度与铝靶获得的冲量耦合系数的关系,通过改变激光聚焦在靶面上的光斑大小,得到冲量耦合系数与激光功率密度的关系。实验结果表明,当入射激光功率密度为3.47×106W/cm2时,铝靶获得的冲量耦合系数最高。该入射激光功率密度最佳值与理论计算值6.14×106W/cm2符合得较好。用激光支持爆轰波(LSDW)与固体靶相互作用的二维模型理论计算得到的冲量耦合系数与实验结果比较,二者趋势相同,定量比较有较大差别,原因是所用激光光斑面积偏大,不能按照该理论的点爆炸模型来计算。     

光纤光栅外腔半导体激光器改进模型分析

改进了基于耦合腔激光器模型的光纤光栅外腔激光器静态分析模型．在考虑了激光器和光纤光栅之间的耦合效率后．将光从激光器耦合进光纤光栅的耦合系数η1和从光纤光栅反馈回激光器的耦合系数η2推导进描述耦合腔的散射矩阵元中．修正了耦合腔模型的表达式。发现两个耦合系数η1ljη2之积的大小对增益曲线产生具体影响。分析表明短外腔及短的光纤光栅长度决定了损耗曲线最低处单纵模振荡．激光管芯与光纤端面的反射率也对阈值电流、边模抑制比产生明显影响．尤其对于激光器端面反射系数比较大的情况．可以通过仔细设计空气间隙的长度实现外腔模和法布单一珀罗(F-P)模式的匹配。