大功率半导体激光器阵列光束光纤耦合研究

从半导体激光器的光参数积出发，给出了一种集光束准直、整形、聚焦及耦合的高功率半导体激光器阵列光束的光纤耦合方法。推导出了正交的两组准直微透镜阵列的面形公式；计算了准直光束的准直精度和聚焦光学系统参数。作为例子，给出一个光纤芯径为800μm，数值孔径0．37的光纤耦合高功率半导体激光器实验结果．其耦合效率大于53％。     

半导体激光器阵列耦合系统透镜导管的效率研究

为了将透镜导管应用于激光二极管阵列耦合系统,利用镜像法得到了耦合效率与透镜导管参量之间的关系,即透镜导管长度、曲率半径、输出面边长和快轴发散角均影响透镜导管耦合效率;分析了不同尺寸的半导体激光器面阵耦合到不同尺寸的激光棒中的耦合效率.结果表明,半导体激光器阵列及激光棒的尺寸对耦合效率有一定影响.所得结论为透镜导管的设计...     

半导体功率放大激光器耦合效率的研究

通过对波长808nm的GaAlAs/GaAs半导体功率放大激光器端面镀SiO减反射膜工艺过程,从理论和实验上分析了其涂层特性,透射率由无膜时的69%和32. 6%提高到镀膜后的90%和80%以上,提高器件的耦合效率、输出光功率和工作寿命。     

高斯光束传输理论在半导体激光器耦合中的应用

在TO封装激光器生产过程中,激光器和光纤在耦合时耦合功率与耦合位置呈现一定的关系。针对该过程中出现的这一现现象。利用高斯传输定理、模匹配原理和矩阵光学的理论加以分析和解释,得到对TO封装激光器的设计和生产具有指导意义的结论。     

半导体激光器的组合式光束耦合研究

运用自聚焦透镜列阵．实现了多个高功率半导体激光器的光束耦合。该光学耦合系统结构简单、造价低廉．耦合效率约为６０％。同时，还研究了自聚焦透镜的装校失调对多光束耦合焦斑尺寸的影响．为光学耦合系统的固化提供了可靠的依据。     

GaSb基半导体激光器功率效率研究

为了提高GaSb基半导体激光器的功率效率和可靠性,研究了GaSb基半导体激光器欧姆接触形成机理并提出了一种新型四层金属欧姆接触结构(Ni/AuGe/Mo/Au)。进行了Au/Mo/AuGe/Ni/n-GaSb在150 ℃~450 ℃退火温度下欧姆接触的实验研究,结果表明,新结构能够在250 ℃~450 ℃退火温度和10 min退火时间下形成良好的欧姆接触并具有较低的接触电阻率,有效地提高了GaSb基半导体激光器的功率效率。俄歇射线能谱分析表明,新型金属化结构中各原子之间的互扩散减少,结构表面形貌光滑、平整,有助于半导体激光器后续封装的进行,有效地提高了GaSb基半导体激光器的可靠性。     

全金属化耦合封装的大功率半导体激光器模块

大功率半导体激光器模块对耦合封装工艺要求较高,耦合封装工艺直接影响模块的可靠性。采用金属化楔形微透镜光纤与大功率半导体激光器对准耦合,耦合效率达到87%;采用激光焊接定位的方式对大功率半导体激光器与楔形微透镜光纤进行耦合固定,实现了大功率半导体激光器模块的全金属化封装。通过环境考核试验证明,模块储存温度达到-60～120℃,能够满足许多特殊环境对半导体激光器模块的要求。     

大功率半导体激光器功率转换效率的研究

针对980 nm大功率半导体激光器,分析了不同腔长下,最佳工作点功率转换效率的分布,分别计算了对应的光电转换效率,电压损失效率,阈值损失效率与缺陷损失效率随腔长的变化情况.分析表明随着腔长的增加,最佳输出功率值增加,但功率效率有所下降.缺陷损失效率是导致光电转换效率下降的主要因素,降低内损耗是提高最佳工作点功率转换效率最直接的方法.给出了不同内损耗情况下,最佳功率转换效率随腔长的分布.

Abstract：

For the 980 nm high-power laser diodes manufactured by Beijng Opto-electronic Technology Lab, the relation between the power conversion efficiency of the best operating point and the cavity length is analyzed. Experimantal results show that the best output power increases while the power conversion efficiency decreases with the cavity length increasing. Analyses indicate that the defect power is the primary factor resulting in the decrease of photoelectric conversion efficiency and reducing the inner loss is most obvious way to improve the power efficiency of the best operating point.     

半导体增益芯片与微透镜光纤耦合效率研究

光纤光栅外腔半导体激光器一般采用波导-光纤的直接耦合方式,光纤与增益芯片的耦合效率对光纤光栅外腔半导体激光器性能影响较大.为了讨论在采用不同类型光纤微透镜时对准误差对耦合效率的影响,寻找最佳微透镜类型,指导器件的设计和装配,分析了锥形和半球形光纤透镜的光线最大接收半角,利用ZEMAX软件进行模拟仿真,得到了两种光纤微透镜分别在位置误差和角度误差下的耦合效率曲线图.结果表明,锥形光纤透镜耦合效果更好,更适合应用于光纤光栅外腔半导体激光器.     

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.     

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.     

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。     

千瓦级高光束质量半导体激光线阵合束光源

低光束质量严重限制了大功率半导体激光器的应用,为了满足日益增长的工业和国防领域应用需求,发展兼具高功率和高光束质量激光输出的半导体激光光源具有重要意义。采用线阵合束方式集成20个传导热沉封装半导体激光单元,结合斜45°柱透镜阵列整形方法和准直技术,直接均衡激光束快慢轴方向的光斑和发散角,通过波长合束和偏振合束,研制出一种可实用化、连续输出功率1030W、快慢轴方向光参量积分别为18.3mm.mrad和17.7mm.mrad、最大电-光转换效率44%的808nm和870nm双波长半导体激光合束光源,实现了高效率、高功率和高光束质量激光输出,可作为直接光源应用于工业和国防领域。     

半导体激光列阵的高功率高亮度光纤耦合技术

设计了一种可同时实现高功率和高亮度激光输出的简单有效的光纤耦合技术.首先借助光纤列阵实现光束由线性排列到圆形排列的转换,从而有效提高半导体激光列阵输出光束的对称性;然后通过微透镜将光纤列阵输出的圆对称光束耦合进入一根较细的光纤,以进一步压缩光斑直径并提高光束亮度.基于几何光学的理论分析表明;在合适的参数条件下,直径为1.3 mm的光纤列阵输出光束与直径为0.4 mm的单根光纤的耦合效率可达90%以上,即在功率损耗低于10%情况下,激光束的亮度提高了近9倍.     

高功率半导体激光器光纤耦合模块的可靠性研究

文章从高功率半导体激光器光纤耦合模块的组成和各个部分的机理出发,详细分析了 影响其可靠性的因素,主要有以下三个方面:激光器自身的因素、耦合封装工艺和电学因素。通过优化原有工艺与采用新技术,提高了模块的可靠性,拓宽了其应用领域。     

半导体激光器与光纤耦合系统的研究

采用的耦合系统考虑了耦合方式的简单可行性，耦合系统各个元件的位置和离轴透镜的离轴角度对耦合效率的影响。并且利用高斯传输定理、模式匹配原理和矩阵光学的理论加以分析和解释，得出对半导体激光器与光纤耦合系统结构的设计具有指导意义的结论，对提高半导体激光器与光纤耦合系统的耦合效率提供理论依据。     

大功率半导体激光束变发散角整形系统设计方法

在研究了大功率半导体激光器(HPLD)光束特性的基础上,提出了实现大功率半导体激光束变发散角的设计方法。针对线源像散激光光源设计了由两个垂直放置的平凸柱透镜组成的可变激光束发散角的整形系统。在满足光束发散角要求的前提下,通过离焦使其出射光束的发散角在一定范围内连续改变。建立了两个柱透镜移动量与光束发散角关系的数学模型。利用商用光学软件对整形系统进行了模拟,结果表明,光束发散角被压缩在一定范围内连续改变,从而可实现对不同范围物体照明。     

楔形光纤与半导体激光器的耦合研究

结合半导体激光器的特点,通过对高斯光束发散特性的分析,得到激光器的模场分布特点,指出与激光器最佳耦合的光纤外形为楔形光纤,楔形光纤的楔角与尖端半径决定着耦合效率。实验表明,楔形光纤与半导体激光器的耦合效率明显优于尖锥形光纤与半导体激光器的耦合。用楔角为104°,尖端半径为3.3μm的楔形光纤进行测量,测得最大耦合效率达到87.2%。