双曲面微透镜高功率半导体激光器光纤耦合

本文对半导体激光器与多模光纤耦合问题进行了研究.对利用双曲面微透镜进行半导体激光器光纤耦合的方法进行了理论分析,提出了利用两个半柱型透镜代替双曲面透镜的计算模型,通过计算在理论上进一步验证了这种透镜对半导体激光器快轴和慢轴同时准直的效果.并利用这种双曲面透镜对发光面积为1μm×100μm的半导体激光器与芯径50μm的多模光纤进行耦合实验得到总耦合效率为74%.     

光机电

单Bar光纤耦合半导体激光器系列新品问世西安炬光科技有限公司推出了单Bar光纤耦合半导体激光器系列新品。该高亮度光纤耦合半导体激光器采用了具有高可靠性的传导冷却单Bar半导体激光器及独特的空间耦合技术,输出芯径为400μm,数值孔径0.22μm,光纤接口使用标准SMA905,稳定连续输出功率可达40W,光电转换效率大于40%,光斑均匀性好。此外,该光纤耦合产品拥有良好的密封性,实现了电     

LD端面泵浦Nd:YAG激光器耦合光学系统的设计

应用几何光学的方法,设计了用于半导体激光光束快轴和慢轴准直并聚焦的光学系统.并用ZEMAX光学设计软件给出了模拟结果.该系统由四个柱面微透镜组成.快轴方向采用椭圆柱透镜和圆柱透镜,慢轴方向采用两个圆柱透镜,实现了在对半导体激光光束准直(光束快轴方向得发散角由原来的30度减小到3.3度,慢轴方向由原来的10度减小到1.5度)的基础上聚焦光斑半径为86μm,满足了腔内泵浦光束的模式与振荡光模式的匹配,当泵浦光功率为1.8W时,获得100mw的473nm波长的TEM模激光输出,总的光-光转换效率为5.6%.     

适用于材料加工的光纤耦合模块

德国DILAS半导体激光有限公司针对光纤激光器泵浦和激光微材料的加工应用,开发了一款波长793nm、105μm的光纤耦合模块。     

尾纤型激光器与光纤的普通透镜耦合实验

为了研究大容量光纤通信系统的关键器件光纤拉曼放大器,在普通实验条件下,采用普通透镜,进行了尾纤型激光器与光纤跳线的透镜耦合实验。实验过程中分别采用了单透镜、组合透镜、单模光纤跳线、多模光纤跳线、掺镱光纤激光器、半导体激光器,获得了采用参考光、五维光学调节架进行光轴调节的好方法,得到了一些提高耦合效率的有益结论,为下一步实验以及相关实验提供了参考。     

基于Mini-bar的千瓦级大功率激光器光纤耦合

高功率激光器是一个发展趋势,由于半导体激光器的自身限制,使用光纤耦合的方法来提高光束的质量,对半导体激光器尤其是大功率半导体激光器的光纤耦合研究具有非常重要的应用价值。故对半导体激光器阵列的千瓦级光纤耦合模块进行了研究分析,基于Mini-bar的半导体激光光纤耦合模块进行仿真模拟,采用36只输出功率为80W的Mini-bar半导体激光器组成两列空间叠阵作为耦合光源,通过准直、合束、聚焦等方法高效耦合进入数值孔径0.22、芯径300mm的光纤中,系统最终输出功率达到2849.3W,光纤耦合效率大于98%。     

多模光纤耦合LD输出光束的空间耦合技术

为了研究多模光纤耦合LD输出光束通过空间耦合后的光场分布,分析了多模光纤输出端面的光场分布,用光学ABCD矩阵讨论了多模光束通过光学系统的变换特性.并实验测量了通过薄透镜耦合后的光束分布参数,测量结果在束腰附近与计算结果相当吻合;对不同薄透镜的数值计算发现,增加入射光束到透镜的距离,或者使用短焦距的透镜,都能起到压缩光斑尺寸的目的.对于空间耦合泵浦固体激光器的光纤耦合LD的输出光束,使用短焦距的透镜要优于使用长焦距的透镜.     

半导体环形激光器的输出耦合及阈值增益分析

通过三维光波导的模式耦合理论分析了环形激光器与直波导的耦合系数,运用耦合系数的解析表达式结合半导体激光器自再现条件分析了环形半导体激光器各参数对阈值增益的影响．这种方法简单明了,计算量小．分析结果表明耦合系数随波导宽度和厚度、波导间距的增大而减小,随环形激光器半径的增大而增大;阈值增益随波导宽度和厚度、波导间距的增大而增大,随环形激光器半径的增大而减小．     

高亮度小芯径半导体激光器光纤耦合设计

为了获得高亮度的半导体激光器,采取6只单管半导体激光器芯片进行等光程排列,波长为940nm,芯片腔长3.5mm,发光区尺寸1μm×30μm,快轴发散角30°,慢轴发散角10°,功率为6W。设计光学系统,使合束光束BPP_(laser)BPP_(fiber),满足与小芯径50/125μm多模光纤进行高亮度、高效率耦合的要求。光纤输出亮度达到44.3MW/(cm~2·sr)。     

半导体激光器光纤耦合设计

由于半导体激光器本身存在固有的缺陷：在平行于p-n结方向（慢轴方向）和垂直于p-n结方向（快轴方向）的发散角不同,这样就限制了其在许多领域的应用。在对半导体激光器光束进行深入的分析后,本文提出利用一种双曲面透镜来对半导体激光器所发出的光束进行多模光纤耦合仿真,结果可以得到87.652%的耦合效率。     

高功率单管半导体激光器光纤耦合技术

高功率半导体激光技术的快速发展使得单元器件性能实现了重大突破,但在光束质量上仍存在较大的缺陷,难以同时得到较高的输出功率和亮度。探索将激光器快慢轴分别准直后直接耦合进入光纤,既可以避免使用到复杂光学系统又可以获得较高的输出功率。实验选取四只工作电流为2A,输出功率分别为1.636W、1.662W、1.659W、1.643W的980nm的单管半导体激光器作为光源,通过空间合束技术耦合进芯径200μm、数值孔径0.22的光纤中,输出功率3.41W,光纤耦合效率为51.7%。     

基于多波长合束技术的光纤耦合模块设计

高功率激光器是一个发展趋势,而单独芯片半导体激光器很难实现大功率输出。基于合束技术中的波长合束原理,应用ZEMAX软件设计出大功率光纤耦合模块。多波长合束技术能够有效提高激光功率,同时不影响光束质量。应用24支输出功率12W,波长分别为915nm、940nm、976nm的半导体激光器,耦合进芯径100μm/0.22的光纤中。输出功率达到284.5W,耦合效率达到98.7%,亮度达到115.3MW/cm~2-str。通过Solid Works软件和ANSYS软件优化分析耦合模块热沉结构,得到有效散热的新热沉模型,优化后模块最高结温下降1℃左右。     

基于波长复用技术的激光二极管光纤耦合方法

采用波长复用技术的激光二极管（LD）光纤耦合方法,将两个不同波长的高功率LD通过准直、波长复合、聚焦经光纤耦合以实现大功率高效率输出。用直径200μm的裸石英光纤对LD输出光束进行准直,根据波长复用的基本原理,设计了波长耦合器件,根据LD和光纤的相关参数设计了聚焦透镜组,将两只波长分别为808nm和980nm、发光面积为100μm×1μm、单管的连续输出功率2W的高功率LD通过上述方法耦合进数值孔径0.22、芯径100μm的多模光纤中,在工作电流为2.5A时,808nmLD和980nmLD总的连续输出功率为4.05W,光纤激光连续输出功率为3.33W,总耦合效率大于82%。     

掺稀土元素光纤激光器和放大器综述(上)

本文介绍了掺稀土元素光纤激光器和放大器的最新进展．现已制成的光纤激光器可以在许多波长上获得输出，包括最重要的1．3μm、1．55μm和2-3μm的红外波长，为此讨论了稀土元素离子的光谱和相应的基质材料的特性．同时还综述了掺稀土元素光纤的制做方法，分析了几种光纤激光器谐振腔结构设计和性能，这些结构有利于输出激光以较低的损耗耦合到传输光纤、进行单级模运转、调Q和锁模．最后还讨论了掺稀土元素放大器的特性．     

半导体激光器与单模光纤对准平台运动误差分析

为了实现半导体激光器与单模光纤快速精确耦合对准,需分析对准平台的扰动特性.首先,基于半导体激光器与单模光纤的对准误差,构建了五维对准平台.然后,针对半导体激光器与单模光纤对准过程中运动误差的随机性问题,运用多体系统理论,建立了对准平台的拓扑结构模型,并分析了其运动过程中的位姿,得到了半导体激光器末端点运动误差模型.最后,利用Monte Carlo方法,结合该运动误差模型,对运动误差进行了概率分析.结果表明:在不考虑静止误差的情况下,半导体激光器末端点的位置在x、y和z三个方向的运动误差近似为中间高两边低的对称分布.此分析可为对准过程中运动误差补偿提供数据参考.     

基于ZEMAX的多光束半导体激光器光纤耦合设计

基于ZEMAX模拟了一组多光束半导体激光器的光纤耦合模块,采用14支波长为808 nm的输出功率为60 W的线列阵激光二极管作为耦合光源,采用偏振技术实现多光路的合束,最终耦合进入芯径400μm,NA为0.22的光纤中,最终输出功率超800 W,耦合效率达97%,实现了高效耦合,并对光纤对接过程中的耦合效率进行了分析。     

空间光-单模光纤耦合效率因素分析

根据电磁场模场匹配理论,分析了影响空间光-单模光纤耦合效率的因素。通过优化耦合透镜相对孔径,可以实现较高效率的耦合。理论计算表明,当透镜相对孔径分别为0.203和0.211时,1 310 nm激光最大耦合效率为82.54%,1 550 nm激光最大耦合效率为82.69%。当对准出现偏差时,耦合效率下降,对准偏差与耦合效率关系曲线与光纤端面光场分布曲线相似,工程上可方便地加以计算。实验结果验证了理论分析方法和结果,测得最大耦合效率为61%。     

基于TO单管的10W绿光LD光纤耦合模块

理论和实验研究了基于TO单管的绿光LD光纤耦合模块。采用Zemax光线追迹软件对该模块进行了光学设计,包括:绿光TO管的快慢轴准直透镜、缩束透镜组与光纤耦合消像差透镜组。将20支单管通过快慢轴空间合束耦合进入芯径400μm光纤,理论上获得98%以上的光纤耦合效率。实验中选取20支工作电流为1.5A,输出功率为1W的520nm绿光TO单管进行实验,通过快慢轴空间合束技术耦合进入芯径400μm、数值孔径0.22的光纤中,获得10.1W的输出功率,光纤耦合效率为84.2%。     

熔融拉锥型光纤耦合器损耗的实验研究

结合2×2熔锥型光纤耦合器的制作,实验研究了拉锥速度、耦合长度、火焰位置3个关键制作参数对耦合器的插入损耗和附加损耗影响。当拉锥速度控制在150μm/s时,耦合器的插入损耗和附加损耗可以控制在较低水平;在拉锥长度较短的区间内,插入损耗与拉锥长度基本成线性关系;制作低损耗耦合器,火焰存在最佳高度为5.75 mm。     

长周期光纤光栅制备技术研究

利用准分子激光逐点写入法对裸光纤进行曝光，制作周期为298μm的长周期光纤光栅，光栅透射损耗峰最小半宽6nm。对激光器等制作工艺参数、环境条件和光栅长度等结构本数对长周期光纤光栅特性的影响进行了实验和理论分析。