高功率半导体激光器列阵光纤耦合模块

根据大功率半导体激光二极管列阵与光纤列阵耦舍方式。分别从理论和实验两方面讨论、分析了大功率半导体激光二极管列阵与微球透镜光纤列阵耦舍。将19根芯径均为200μm的光纤的端面分别熔融拉锥成具有相同直径的微球透镜，利用V形槽精密排列，排列周期等于激光二极管列阵各发光单元的周期。将微球透镜光纤列阵直接对准半导体激光二极管列阵的19个发光单元，精密调节两者之间的距离．使耦合输出功率达到最大。半导体激光二极管列阵与微球透镜光纤列阵直接耦合后，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，而且实现30w的高输出功率，最大耦舍效率大于80％，光纤的数值孔径为0．16。     

高功率半导体激光器列阵光纤耦合模块

根据大功率半导体激光二极管列阵与光纤列阵耦合方式, 分别从理论和实验两方面讨论、分析了大功率半导体激光二极管列阵与微球透镜光纤列阵耦合。将19 根芯径均为200 μm 的光纤的端面分别熔融拉锥成具有相同直径的微球透镜, 利用V 形槽精密排列, 排列周期等于激光二极管列阵各发光单元的周期。将微球透镜光纤列阵直接对准半导体激光二极管列阵的19 个发光单元, 精密调节两者之间的距离, 使耦合输出功率达到最大。半导体激光二极管列阵与微球透镜光纤列阵直接耦合后, 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, 而且实现30 W 的高输出功率, 最大耦合效率大于80%, 光纤的数值孔径为0.16。     

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。     

高功率阵列半导体激光器的光纤耦合输出

采用柱透镜对10单元阵列半导体激光器的输出光束进行了有效收集和预准直及多模光纤之间的耦合实验。激光器采用808nm波长、150μm条宽的发射单元,周期为1000μm,与200μm芯径平端光纤阵列的耦合效率高达75％,光纤输出功率7．5W,分析了影响耦合效率的主要因素。     

高功率线阵半导体激光器光纤耦合设计

本文通过分析高功率线阵半导体激光器的激光输出特性，设计了一种微台阶反射镜阵列对其进行光束变换，并分别采用几何光线追迹法和高斯光束的ABCD定律，模拟计算了光束变换情况。计算结果表明，本文设计的光束变换系统，可将10mm宽的线阵半导体激光器的输出激光耦合进一根芯径为800μm，数值孔径NA≥0.37的光纤中。     

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.     

光纤耦合高功率半导体激光器系统

介绍了利用多模光纤同空间列阵半导体激光器实现有效耦合,再将光纤组合后输出的技术.阐述了半导体激光器与光纤耦合的一般理论.对半导体激光器的发散角、多模光纤和半导体激光器耦合的常规技术进行了分析.介绍了多模光纤和半导体激光器耦合的新技术,即在半导体激光器与光纤之间加光纤微透镜的耦合技术.这种技术可有效地提高耦合效率,使之达到80%以上.将空间列阵半导体激光器通过光纤耦合后组合输出是使半导体激光器得以实际应用的有效途径.(PC5)     

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。     

高功率固体激光器的光纤耦合研究

对高功率固体激光器的光纤耦合进行了理论设计和实验研究.高功率固体激光器的光束质量随着输出功率的增加而变差,根据入射激光的光束质量,计算得到传输光纤的最小芯径和耦合透镜的有效焦距.该研究成功实现了高功率固体激光器光纤输出功率大于500 W,耦合效率大于90％,满足科研工作及工业应用需要.     

高功率高亮度半导体激光器合束进展

半导体激光器体积小、效率高,但单元输出功率低、光束质量差限制了其应用。介绍了提升半导体激光器功率及光束质量的最新进展,对各种技术途径和实验结果进行了综述报道,并具体介绍了中国科学院长春光学精密机械与物理研究所近年来在高亮度半导体激光器芯片及合束方面取得的进展。     

500W级半导体激光器光纤耦合输出模块设计

为实现亮度均匀、形状对称、高对称光束质量的高功率半导体激光输出,提出了一种基于mini-bar芯片的高功率光纤耦合系统设计方案,使用Zemax设计了一套针对200 m/NA0.22多模光纤的500 W级光纤耦合输出系统。设计使用反射镜-条纹镜系统实现单列叠层微通道封装芯片快轴方向光束的尺寸压缩,并结合偏振合束技术在不改变光束束参积的条件下将功率提高一倍,并使用慢轴扩束系统压缩慢轴方向发散角,最后采用非球面透镜耦合进目标光纤。在设计的基础上采用4列叠层微通道封装的叠阵（每列包含5个mini-bar芯片）进行了等效验证实验,在注入电流为37 A时得到稳定输出功率506 W的小型化模块,亮度达10.3 MW/（cm2sr）,电光效率为43.0%。设计和实验共同表明,该光纤耦合模块可实现500 W稳定功率输出,可广泛应用在光纤/固体激光泵浦及工业加工等领域。     

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。     

Design of 20 W fiber-coupled green laser diode by Zemax

We represent a design of a 20 W, fiber-coupled diode laser module based on 26 single emitters at 520 nm. The module can produce more than 20 W output power from a standard fiber with core diameter of 400 μm and numerical aperture (NA) of 0.22. To achieve a 20 W laser beam, the spatial beam combination and polarization beam combination by polarization beam splitter are used to combine output of 26 single emitters into a single beam, and then an aspheric lens is used to couple the combined beam into an optical fiber. The simulation shows that the total coupling efficiency is more than 95%.     

LD光纤耦合泵浦单频双向连续固体环形激光器

分析了用于激光陀螺的固体激光器的特点,采用LD光纤耦合泵浦,对四镜8字形腔的连续固体环形激光器进行了实验研究。使用具有光阑功能的F?蛳P标准具选模,实现了基横模单纵模运转,实验获得了单频双向连续输出,并测量了其双向输出功率特性,单路输出功率稳定性100 s内为0.4%,在单模输出0.2 mW时,1.5 s内线宽约为4 kHz。分析表明获得窄线宽是固体激光器用于陀螺的首要要求,还表明使用均匀加宽增益的连续固体环形激光器能实现单频双向运转。     

High-power AlGaInP three-ridge type laser diode array

A three ridge type GaInP/AlGaInP visible light emitting laser diode array grown by AP-OMVPE has been achieved. A pulsed maximum output power of 108 mW is obtained from this laser array without the use of facet coatings. The pulsed threshold current is 290 mA and the external differential efficiency is 0.75 W/A     

High-power transverse micro-stack weakly coupled laser diode bars

Transverse micro-stack semiconductor laser bars are put forward to improve the output optical power of semiconductor laser bars at low injection current. Micro-stack tunnel regeneration tri-active region laser structure was grown by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) and laser diode bars with 50% fill factors were fabricated. Experiments show that the insulated recesses strongly affect the properties of the bars. When the recess depth is less than 1.13 μm, the bars do not work well. By optimizing the insulated recess depth, threshold current can be reduced to 7.05 A, the optical power exceeds 79 W under 50 A driving current and the slope efficiency reaches 1.81 W/A.     

High-power InAlGaAs-GaAs laser diode emitting near 731 nm

High-power, reliable operation of an InAlGaAs-based QW laser diode structure emitting near 731 nm and having a strained InAlGaAs active region is described. Threshold currents for coated 100 μm×1000 μm devices are 281 mA, and a peak power conversion efficiency of 41% is measured. Internal losses are measured to be 1.2 cm^-1. A system for fiber-coupling two-dimensional continuous-wave (CW) arrays of these devices is demonstrated     

150 W级小芯径DL尾纤输出光源设计及实验研究

基于BTS(Beam Transmission System)整形器件,本文设计了一种针对mini-bar的光纤耦合输出系统,该系统突破了常规方法中mini-bar慢轴准直的焦距限制,可有效简化光束整形结构,提高光束整形效率。ZEMAX模拟和实验验证共同表明:该系统可将4个mini-bar耦合进入105 μm/NA 0.22的多模光纤,稳定输出功率达160 W,对应亮度为13.2 MW/(cm2·sr),电-光效率为42.0%。该系统为小芯径非单管DL光纤耦合模块的研制提供了一条可行途径。     

LD组件温度稳定性设计

为了研究热电致冷器模块对半导体激光器温度控制系统稳定性的影响,采用模拟比例-积分-微分(PID)网络作为系统的控制器,通过对PID控制网络的调整,优化了热电致冷模块的响应,并根据调整后的PID控制网络及各组成部分的特性建立系统的数学模型,分析了系统对单位阶跃输入的稳态误差和稳定性。经仿真比较,结果表明,优化后的系统具有很好的瞬态特性和稳定性。     

高亮度半导体激光器泵浦光纤耦合模块

采用一种阶梯排列结构的单管激光器合束技术制成了高亮度半导体激光器光纤耦合模块,可用于泵浦掺Yb3+大模场双包层光纤激光器。利用微透镜组对各单管半导体激光器进行快慢轴准直,在快轴方向实现光束叠加,然后通过两组消球差设计的柱面透镜组分别对合成光束快慢轴方向进行聚焦,耦合进入光纤。实验中将6只输出功率为6 W 的976 nm单管半导体激光器输出光束耦合进芯径为105 m、数值孔径为0.15的光纤中,当工作电流为6.2 A 时,光纤输出功率达29.0 W,光纤耦合效率达到80.1%,亮度超过4.74 MW/cm2-str。