宽发射面激光二极管光束整形系统的光学设计

宽发射面激光二极管作为泵浦源在全固态激光器中得到了广泛的应用,但由于快慢轴发散角太大和发光面的不对称,所以需要对其进行光束整形。针对发光面为1m（快轴）200m（慢轴）且远场光斑为矩形光斑的宽发射面激光二极管,分析了输出光束在平行于p-n结方向上光场（侧模）的多光丝分布特性。通过在ZEMAX非序列里,设置合理的光丝间隔、尺寸和以纵模为间隔的多个波长,模拟了与实际相符的远场光斑。利用圆柱透镜压缩激光二极管快轴发散角,再用自聚焦透镜进行聚焦,最后在离自聚焦透镜后端面1.8 mm处得到快慢轴方向长分别为0.15 mm0.17 mm的方形光斑,且快慢轴方向发散角分别为3.32.4。同时,通过实验逐步比较了光束通过每一个光学元件后光斑形状的变化和光强分布,结果表明:宽发射面激光二极管光束整形中,通过引入侧模光丝结构的矩形光斑模拟方法是可行的。     

自聚焦平板波导透镜及其应用

介绍了一种新颖的自聚焦平板波导透镜(SPWL),利用几何光学方法分析了它的光学特性,得出其传输矩阵,并进行了特殊的结构设计.介绍了实际制备这种透镜的工艺过程,并给出了光纤输出光束经1/4节距的自聚焦平板波导透镜之后输出的近场和远场光斑图,测试结果表明自聚焦平板波导透镜输出近场光斑在x-z平面内束宽为1 153.3μm,与根据传输矩阵计算得出的束宽1 153.2 μm相符;最后介绍了自聚焦平板波导透镜的三种应用实例:LD阵列和光纤的耦合、SOA与单模光纤的耦合、光功率分束器和直波导阵列波导光栅.     

激光二极管的自聚焦透镜耦合理论与设计

分析了自聚焦透镜对激光二极管(LD)远离透镜主轴的大发散角光束的耦合公式,利用光线追迹法得到了用自聚焦透镜耦合时自聚焦透镜各个参数对耦合结果的影响,从而得到了获得较小聚焦光斑时的自聚焦透镜的最佳参数及在测量面上的相对输出光强分布。为利用自聚焦透镜耦合大发散角的激光二极管光束提供了参考依据。     

改进的斑点法测量自聚焦透镜光学参数

改进的斑点法测量自聚焦透镜的主要参数是利用直径不同的近轴平行光束垂直入射到自聚焦透镜端面，在出射端面测量光束光斑大小之差，从而确定了自聚焦透镜的周期长度ｐ，焦距ｆ以及中心折射率ｎ０和分布常数Ａ。     

基于透镜阵列的眼科准分子激光光束整形与匀光系统

为提高屈光手术中准分子激光的能量利用率和光斑均匀性,设计了一套由双排透镜阵列和会聚透镜组成的准分子激光光束整形与匀光系统。借助近轴光学计算发现,通过调节双排透镜阵列的间距可以改变聚焦光斑的尺寸,通过调节透镜阵列与会聚透镜之间的距离可以改变光学系统的整体长度而不影响聚焦光斑的形态。利用光线追迹方法对该系统进行了模拟分析,在会聚透镜像方焦平面上获得了呈均匀分布的方形聚焦光斑,并给出了聚焦光斑尺寸随双排阵列透镜间距的变化过程。分析了接收面离焦对光斑尺寸和能量分布产生的影响,指出所设计的光束整形与匀光系统可以满足准分子激光屈光手术对激光光斑质量的要求。     

LD光束经自聚焦透镜变换后的特性研究

通过两种方法对二极管经过自聚焦透镜的光束变换规律进行了分析，利用计算机模拟了自聚焦透镜的输出端沿轴线任一点的光斑形状，从而给出了自聚焦透镜输出光束的特性，并讨论了它对二极管端面泵浦耦合光学系统效率的影响。     

复眼透镜在激光二极管阵列光束整形中的应用

在回顾复眼透镜对单光束光源的均匀化机制基础上,分析了复眼透镜对激光二极管(LD)阵列光源的光束均匀化机制。即对子光束分割叠加破坏相似性,对所有分割叠加后的子光斑进行叠加获得均匀性。在此基础上,以抽运薄片或者板条激光器需要高功率密度的均匀抽运光为需求,设计了基于复眼透镜的LD阵列光束整形系统,并给出了其中复眼透镜和积分透镜这两个关键部件的结构形式和相关参数。最后根据所设计的复眼透镜LD光束整形系统搭建了相应的实验光路并测试了整形后光斑不均匀性,测试表明不均匀性为9.8%,验证了对复眼透镜LD阵列光束整形的分析。     

改进的斑点法测量自聚焦透镜光学参数

改进的斑点法测量自聚焦透镜的主要参数是利用直径不同的近轴平行光束垂直入射到自聚焦透镜端面，在出射端面测量光束光斑大小之差，从而确定了自聚焦透镜的周期长度ｐ，焦距ｆ以及中心折射率ｎｏ和分布常数Ａ。本文报导了改进的斑点法测量原理及测量方法，并对测试结果作了比较。     

轴棱锥透镜系统产生局域空心光束的几何光学解释

利用几何光学的光线追迹法形象地描述了轴棱锥透镜系统产生局域空心光束过程.分析了局域空心光束传输过程中的光强分布;同时利用光线追迹法分析了透镜焦距对局域空心光束尺寸大小的影响.结果表明,局域空心光束的尺寸随着透镜焦距的增大而增大.实验中利用轴棱锥透镜系统产生局域空心光束,并对不同位置的光斑进行了拍摄,分析了局域空心光束的演变过程及其横向光强分布.实验与理论模拟的结果相吻合.因而容易选择不同尺寸的局域空心光束对不同微粒进行囚禁.     

基于双焦距微透镜的半导体激光束准直的研究

针对半导体激光器光束的准直,从分析光束本征像散的角度出发,给出利用单个双焦距微透镜准直LD光束的方法;理论分析和ZEMAX模拟表明在快慢轴两个方向均为双曲面轮廓的双圆锥曲面透镜能实现对光束快慢轴的同时准直;利用光刻胶热熔融法制作了具有双焦距的椭圆形微透镜,并进行了半导体激光器光束的准直实验,测量光束准直前后的发散角,结果表明双焦距微透镜可以实现准直。     

Design and fabrication of low-threshold 1.55-μm graded-indexseparate-confinement heterostructure strained InGaAsPsingle-quantum-well laser diodes

This paper presents a guideline for designing an optimum low-threshold 1.55-μm graded-index (GRIN) separate confinement-heterostructure (SCH) strained InGaAsP single quantum-well (SQW) laser diode (LD). The guideline was formulated based on the results of numerical and experimental analysis. After calculating the sheet carrier density at the lasing threshold, the guideline was obtained by considering the tradeoff between carrier and optical confinements in the well: the GRIN layer energy gap should be varied parabolically from InP to InGaAsP having a band gap wavelength of 1.1 μm to inject a large number of carriers into the well, and the thickness of one side of the GRIN layer should be more than 300 nm to keep a strong optical confinement. The GRIN SQW LD designed using the guideline has a J_th as low as 98 A/cm² at a cavity length of 5 mm, which proves the guideline is effective for designing low-threshold 1.55-μm GRIN SQW LDs     

GRIN光纤传输特性及其在透镜光纤耦合系统中的应用研究

论述了GRIN光纤传输特性与自聚焦原理,分析了LD与光纤的耦合特性,介绍了微透镜光纤的结构、高效耦合原理与加工工艺以及技术指标.提出采用GRIN与普通光纤级联,进一步提高耦合效率和失调容差的新思路.     

光子带隙光纤准直器回波损耗研究

研究了一种光子带隙光纤准直器。为了降低回波对光源的干扰,通常光纤准直器的回波损耗不应低于60 dB。由于带隙光纤端面没有反射,因此满足这一条件的带隙光纤准直器GRIN透镜入射面的倾斜角与普通光纤准直器不同。从高斯光束通过光学系统的一般模型出发,利用矩阵光学和高斯光束耦合理论,推导了光线传输矩阵。结合实际应用中光纤及GRIN透镜的参数,仿真分析了尾纤与GRIN透镜之间的间距及GRIN透镜的参数对准直器回波损耗的影响。结果表明,镀有增透膜时,当光子带隙光纤准直器的GRIN透镜入射面倾角等于3时,回波损耗大于60 dB。研究结果对进行光子带隙光纤准直器的设计具有指导意义。     

梯度折射率光纤探针的光学特征参数

解析梯度折射率(GRIN)光纤探针的光学特征参数,用于光学相干层析技术(OCT)探头超小型化的研究。在概述由单模光纤、无芯光纤和GRIN光纤镜头构成的GRIN光纤探针模型的基础上,定义GRIN光纤探针的工作距离和聚焦光斑尺寸等光学特征参数,并用高斯光束复参数矩阵变换的方法推导探针光学特征参数的数学表达式,提出了探针光学特征参数的验证方法。结果显示,当无芯光纤和GRIN光纤镜头长度分别为0.48mm和0.17mm时,理论计算的工作距离和聚焦光斑尺寸分别为1.05mm和28.2μm;实验测得的工作距离和聚焦光斑尺寸分别为1.0mm和28μm。理论计算与实测结果吻合,验证了GRIN光纤探针光学特征参数及其解析方法的有效性。     

An effective nonreciprocal circuit for semiconductor laser-to-optical-fiber coupling using a YIG sphere

A practical nonreciprocal optical circuit for laser-diode (LD)-to-optical-fiber coupling in the 1.3-μm wavelength region is described. It consists of a yttrium iron garnet- (YIG) sphere graded-index (GRIN) rod lens and a polarizer. The YIG sphere can function not only as a Faraday rotator but also as an effective coupling lens. High coupling efficiency of more than -5 dB for a single-mode fiber, and more than -2 dB for a multimode fiber, is easily achievable. Alignment sensitivities and coupling characteristics of the proposed circuit are also discussed theoretically and experimentally. The increase in LD relative intensity noise (RIN), caused by light injected into the LD, is estimated using the reciprocal characteristics of LD-to-single-mode-fiber coupling. By comparing the LD-RIN increase in the proposed non-reciprocal circuit with that of the reciprocal, high isolation of about 32 dB is confirmed. The fact that reflected light from the proposed circuit has little influence on LD characteristics is also clarified.     

Analysis of fiber lens with gradient index based on thin lens equivalence

Optical communication components have been devel-oped currentlytowards the direction of micromation andintegration. The problem which li mits the componentperformancesis howto couple the function slugs to theinput-output fiber effectively,as appeared in a…     

808nm波长高功率阵列半导体激光器

报道了采用MBE外延生长方法制备的叠层阵列CW工作型高功率半导体激光器。激光器的生长结构采用经过优化的单量子阱渐变折射率分别限制波导结构 ,激光器芯片结构为标准的CM条 ,注入因子设计为 6 0 %。叠层装配采用了具有高效散热能力的水冷结构。经初步测试 ,叠层器件的阈值电流为 12A ,直流 30A驱动电流下的输出功率达 40W ,斜率效率为 2 2W /A。器件中心激射波长为 810nm ,光谱宽度 (FWHM )为 6nm。     

Explanation of launch condition choice for GRIN multimode fiberattenuation and bandwidth measurements

In order to predict the attenuation and bandwidth of a graded index (GRIN) multimode fiber system accurately, the fiber composing the system is best characterized by a restricted launch attenuation measurement and an over-filled-launch (OFL) bandwidth measurement of the fibers. The rationale for these launches is provided in terms of the power evolution in the fiber and its impact on system performance, and the basic physics of GRIN multimode fiber. Experimental results are shown that demonstrate the results     

微透镜光纤在半导体激光器中的应用研究

对几种典型的半导体激光器与光纤的耦合特性进行分析,提出提高耦合效率所采用的微透镜光纤的结构.介绍熔拉型、化学蚀刻型、研磨抛光型、切削型、自聚焦光纤型和铸模型等微透镜光纤的制作原理和工艺以及目前达到的指标,并对各种形式的透镜光纤进行了评价.提出了提高耦合效率和失调容差、降低插损的新思路.