大功率半导体量子阱激光器及其应用

本文综述了量子阱应变层异质结构的大功率半导体激光器的优化特性，阐述了大功率激光器的一些重要应用，比如用８０８ｎｍ波长的大功率激光器可作为泵浦光源代替庞大的氙灯泵浦系统，还可以用作激光核反应的前级大功率激光漂；大功率半导体激光器发射的波长可以精确地控制在９８０ｎｍ，并能高效率地耗合到光纤中去，有很高的泵浦效率，从而半导体激光泵浦的光纤放大器为光通信技术的发展作了突破性贡献，大功率半导体激光器还在军工     

大功率激光器及其发展北大核心CSCD

大功率激光器在工业与国防等领域有着广泛的应用,是现代激光材料加工、激光再制造、国防安全领域中必不可少的核心组件。随着激光技术的发展,大功率激光器的性能也在不断提高,许多新型激光器相继问世。相比于传统的灯抽运激光器,半导体激光器具有体积小、效率高、质量轻、寿命长、成本低等诸多优点,在国民经济的许多方面起着越来越重要的作用。随着大功率半导体激光器的不断发展,由其抽运的全固态和非全固态激光器的发展也十分迅速。综述了半导体激光器以及全固态和非全固态半导体抽运激光器的历史和进展,并就提升大功率半导体激光器各方面性能做了相关介绍,分析评述了大功率激光器的发展趋势,并展望了大功率激光器在未来智能制造中的应用前景。     

国外大功率半导体激光器发展状况

本文介绍了近几年来国外大功率半导体激光器的发展状况。简要叙述了大功率半导体激光光源的用途、影响提高功率的主要原因以及克服的方法。着重介绍了国外为发展大功率半导体激光器设计的主要结构和工艺,取得的主要成果,达到的最新水平,并对今后一段时间的发展作了初步的预测。     

国外几种新型半导体激光器的研制动态

一、引言随着半导体激光器应用领域的不断扩大,国外各种新型半导体激光器也相应得到了迅速发展。新结构、高性能的器件层出不穷。本文就国外近两年来几种新型半导体激光器——大功率半导体激光器、单模激光器、可见光激光器、量子阱激光器和解理耦合腔激光器的研制状况、发展水平以及未来趋势作一介绍。     

高功率半导体激光器在材料加工技术上的应用

本文概述了大功率半导体激光器的优点，发展状况，及其在材料加工中的应用，并指出大功率半导体激光器未来的研究目标是大功率半导体激光器光束质量的改善。     

半导体激光器相干合束技术（特邀）

大功率高光束质量半导体激光器在激光加工、激光通信、科学研究等方面有着广泛的应用,提高半导体激光器的功率和光束质量一直都是国际的研究前沿和学科热点。合束技术是提高半导体激光器输出功率最简单有效的方法。非相干合束技术提高输出功率往往以损失空间、偏振或光谱特性为代价,在对光束特性要求不高的场合应用较为成熟。相干合束技术在提高半导体激光器输出功率的同时还能提高光束质量、压窄频谱宽度,是高亮度窄线宽半导体激光技术发展的重要方向。本文简述了相干合束技术的原理及要求,从锁相技术出发,综述了半导体激光器相干合束技术近年来的发展现状,总结了主动锁相和被动锁相的优缺点,主动锁相技术采用主振荡放大结构通过相位负反馈技术实现锁相,在合束单元数量上具有优势,能获得大功率相干输出,但结构较为复杂。被动锁相技术结构简单,一般通过外腔的衍射效应或者共腔技术实现单元间的相位锁定,具备自组织锁相特点,但不易获得高功率输出。最后对半导体激光器相干合束技术的未来发展进行了展望。     

航天用光器件可靠性技术及其进展

光器件是航天器最重要的部件,受到世界各国的高度重视。文章介绍了航天用光器件可靠性技术及其进展。为了满足重量轻、低功耗和高可靠性的空间高技术需要,概述了光纤激光器、大功率半导体激光器、HgCdTe红外探测器、光纤陀螺的可靠性技术。重点叙述了可靠性试验技术与标准,可靠性分析与评价,包括光纤激光器和大功率半导体激光器在内的航天用光源的可靠性,有关大功率激光器寿命评估、失效机理、热产生机制与能耗,大功率激光器可靠性与寿命进展,以及提高大功率激光器可靠性得措施。可以肯定,随着可靠性技术的发展,光器件在未来航天领域中将占据越来越重要的位置。     

半导体激光器的最新进展

近年来,半导体激光器——无论是红外光还是可见光半导体激光器都取得了一些最新进展。本文就半导体激光器在单模工作、大功率输出、快速调制、组件结构和集成等方面所取得的进展以及当今发展的趋势作一概述。     

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。     

光泵浦外腔半导体激光器的研究进展

从谐振腔和半导体增益介质的角度介绍了光泵浦外腔面发射半导体激光器的基本结构,评述了国内外在该领域的最新研究进展,探讨了该类型激光器在大功率、小型化技术方面的发展前景。     

新型高效冷却热沉设计及其流体热力学模拟

为了满足高功率密度的激光二极管列阵叠层的封装需求,设计了新型小通道高效冷却热沉,并利用Ansys-Fluent软件模拟了它的热特性和冷却水的流动特性。相对于传统的宏通道热沉,小通道热沉的有效散热面积的增加大大提高了其散热效果。同样的散热需求下,小通道热沉所需冷却水水流流速更低,因此也就降低了对水冷机的水压要求。对于不同散热要求的高功率密度激光二极管叠层封装的热沉设计,可根据本文所述的流体热力学模拟方法及其详细的数据分析,对该类小通道热沉进行结构参数优化、热特性仿真及所需冷却水流速的预估。所设计的高效冷却小通道热沉结构具有加工简单,成本低,且方便耐用、寿命长等优点,是高功率密度激光二极管叠层器件封装的有效散热热沉结构。     

Y-junction and misaligned-stripe diode laser arrays with nonuniformreflective diffraction coupler

The Y-junction structures are analyzed using diffraction theory based on a scattering-matrix representation. In the analysis, the threshold behavior, mode distribution, and stability of the array modes are calculated as a function of various array structures. The oxide-restricted ridge waveguide laser is chosen as the basic laser structure and a simple fabrication process is developed. The output peak-power per facet for a 10-element Y-junction array without coating is over 800 mW and the total differential quantum efficiency reaches 70%. The misaligned-stripe laser exhibits high power of 500 mW per facet and high quantum efficiency of 60%. The fundamental mode operation is achieved for both lasers     

An Asymmetric Sampled Grating Laser and Its Application to Multi‐Wavelength Laser Array

We propose an asymmetric sampled grating laser and a multi‐wavelength laser array associated with it. Asymmetric sampling periods combined with an index shifter make it possible to use first order reflection for lasing operations. With the structure of our design, we achieved a simple fabrication procedure as well as a high yield without using complex and time‐consuming e‐beam lithography for multi‐period gratings. We analyzed the effect of mirror coating by numerical analysis to improve single mode and power extraction performance. By using high reflection‐antireflection coatings, we obtained high power extraction efficiency without degradation of the single mode property. For the multi‐wavelength laser array, to gain wavelength control, we varied the sampling periods from one laser to an adjacent laser across the array. With this approach, we showed the feasibility of an array of up to 30 channels with 100 GHz wavelength spacing.     

光纤激光阵列相干合束的研究

相干合束是获得高功率、高光束质量激光的一种重要方法。为了分析光纤激光合束的特点,通过对相干合束不同传输距离光强分布特点的模拟对比,研究了光纤激光阵列结构、相位随机抖动、光纤间距、传输距离等因素对相干合成的影响,分析了相干合成时桶中功率随传输距离的变化。结果表明,相干合成时,不同光纤激光阵列结构在传输距离较近位置光强分布差别很大;随着传输距离增加,光强分布基本都接近高斯分布;轴上点光强分布极大值个数和阵列结构环数紧密联系;各光束之间的随机相位差越小,相干合成效果越好。这些结果对光纤激光相干和束的实验研究有一定的参考价值。     

连续波工作大功率半导体激光器阵列的温度分布

用Ansys 软件模拟了大功率半导体激光器阵列的稳态温度分布,并对自行研制的半导体激光器阵列的温度变化进行了测试,结果表明理论计算与实验结果基本吻合.该模拟结果对大功率半导体激光器阵列的封装设计具有现实的指导意义.     

液晶光学相控阵在高功率激光应用中的研究进展(特邀)

综述了液晶光学相控阵器件在高功率激光应用方面的研究进展。从器件的实现原理出发,阐述制约器件在高功率应用的原因,并基于器件的多层结构,着重介绍了各个功能膜层对高功率激光的耐受情况,并详细介绍透明导电层、配向层、液晶层的最新研究进展;同时,针对器件工作模式和散热结构对高功率的约束关系进行详细分析,并综述相关的研究进展。     

高功率半导体激光器电压饱和特性与器件质量

为实现对高功率半导体激光器快速,有效、无损的质量检测和可靠性筛选,对器件进行了电导数和光导数测试及分析.结果表明高功率半导体激光器的结电压饱和特性与其质量和可靠性紧密柏关.结电压饱和特性不好的器件一般都存在某种缺陷,结电压饱和特性的差异超出一定范围的同种类器件一定是质量和可靠性差的器件.因此,阈值处电导数曲线的下沉高度h值可作为器件筛选的一个判据.用模拟测馈的方法,对阵列器件和组成它的单元器件的电压饱和特性的相关性进行了研究,阵列器件的电压饱和特性与组成它的单元器件的一致性(均匀性)紧密相关.均匀性小好的器件的电压饱和特性也不好.     

微纳复合结构增强硅基太赫兹调制器性能

研究了由微米金字塔阵列和纳米级氧化铝(Al2O3)薄膜构成的微纳复合结构对硅基光控太赫兹调制器调制性能的增强效应和机制。实验表明,相对于半导体硅片,硅表面的微米金字塔阵列能够显著减少激光反射率,提高对激光的利用率,且能增加太赫兹波的调控面积。更重要的是,金字塔阵列上沉积的纳米级厚度Al2O3薄膜还能进一步降低激光反射率,并能明显提升太赫兹波的调制效果,在95.5 mW/mm2的激光功率密度下,其调制深度可达91.2%。该光控太赫兹调制器在低激光功率下拥有高调制深度,在太赫兹成像和通信领域都有巨大的应用潜力。     

应用于大功率激光二极管列阵的单片集成微通道制冷热沉

介绍了一种应用于大功率激光二极管列阵的新型单片集成微通道制冷热沉.这种热沉已制造并经过测试.10叠层的激光二极管列阵的热阻为0.121℃/W.相邻两个激光条的间距是1.17mm.在20%高占空比条件下,波长为808nm左右,峰值功率可以达到611W.     

激光快速成型系统新型能量源的研究

快速成型机的小型化、低成本化是当今快速成型机技术的主要发展方向。现有激光快速成型系统使用的激光光源大都是气体激光器。针对现有激光快速成形系统使用气体激光器存在的缺点,研究使用半导体激光器或光纤激光器的新型能量源来代替气体激光器。提出了使用高功率半导体激光器线阵和高功率光纤激光器线阵两种方案,并比较了利用此两种方案作为激光快速成型系统能量源的优缺点。