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%.     

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。     

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%。     

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%。     

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     

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。     

单管半导体激光器光学系统热特性

激光器光学系统的热效应会影响激光的传输和激光器的使用,为了研究热效应对半导体激光器光学系统的影响,利用ANSYS有限元软件对多单管激光器单元模块进行了热应力分析.模拟分析了光学器件对应输出功率的热特性,并通过Matlab软件利用Zernike多项式进一步拟合分析了输出功率对应系统光学器件的光学特性.结果表明:光学元件在热效应的影响下像差主要为像散,为后续像差补偿方式的设计提供指导.     

保偏光子晶体光纤激光器实验研究

以中心波长976 nm、输出功率70 W的半导体激光器作为泵浦源,掺镱双包层保偏光子晶体光纤为增益介质,采用法布里-珀罗光学谐振腔结构,利用后向泵浦,实现了波长约1 040 nm、最大功率5.3 W的激光输出,并就保偏光子晶体光纤在不同缠绕轴向及缠绕半径时输出激光的偏振特性进行了实验研究.     

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)。     

976nm 10W半导体激光器封装与耦合

光纤激光器在国外已经被广泛接受和使用,对相应的泵浦源976nm高功率半导体激光器光纤耦合模块提出了高可靠性的迫切要求。焊接质量直接影响着大功率半导体激光器的可靠性,焊接效果不好会直接导致激光器迅速退化。本文分析了半导体激光器封装热特性,采用Ansys软件对封装结构热特性进行模拟,通过实验与模拟结果对比分析,优化烧结工艺,获得了比较满意的焊装效果;通过理论分析得到高功率半导体激光器的单管耦合方案,最终得到耦合效率为90%的光纤耦合模块。     

高功率高光束质量锥形半导体激光器

锥形半导体激光器具有不同于普通条形半导体激光器的优异性能。采用脊形波导和锥形功率放大器,并首次采用双八字形隔离槽抑制脊形区和锥形区周围的光反馈,且优化设计了外延片波导结构,实现了激光器高亮度、高光束质量的光输出。锥形激光器在输入电流为7A时输出功率达到3.5W,光束质量M2维持在2.5左右,出射光束垂直发散角为40°,水平发散角为3.9°。基于器件发散角比较小的优点,利于在后期光纤耦合时具有比较高的耦合效率。     

侧面级联耦合器对连续光纤激光器的影响

为了研究侧面级联耦合器对光纤激光器的影响,对自主研制的(1+1)×1侧面泵浦耦合器,以及某商品化的(2+1)×1耦合器进行了研究.实验中分别测试了2种耦合器的耦合效率,泵浦光传输损耗,以及信号光泄露等参数,然后用2种结构的耦合器分别搭建了光纤激光器.在耦合器为(1+1)×1结构的激光器中,注入975 nm泵浦功率444 W时,1 080 nm激光功率输出344 W,光-光转换效率77%;在耦合器为(2+1)×1结构的光纤激光器中,当975 nm泵浦功率注入444 W时,1 080 nm激光功率输出260 W,激光器的光-光转换效率59%.对比2种结构的激光器可以看出:对于目前商用的(2+1)×1耦合器来说,由于传输损耗比较大,很难实现级联结构,而实验室自主研制的侧面耦合器能够实现5个级联.     

980nm InGaAs应变量子阱激光器和掺铒光纤放大器用泵浦源

利用分子束外延技术研制出了高质量ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ应变量子阱材料及量子阱激光器，在室温和１０Ｋ温度下，应变量子阱材料的光荧光峰值半宽分别为３２ｍｅＶ和２．４ｍｅＶ，宽接触激光器的阈值电流密度低达１４０Ａ／ｃｍ￣２。脊形波导窄条形量子阱激光器的阈值电流和微分量子效率分别为１５ｍＡ和０．８Ｗ／Ａ，线性输出功率大于１２０ｍｗ，基横模输出功率可达１００ｍＷ。ＩｎＧａＡｓ应变量子阱激光器和单模光纤进行了耦合，其组合件出纤光功率典型值为４０ｍＷ，最大值可达６０ｍＷ。显示出了高的基横模输出功率和高的耦合效率。其组合件在４０ｍＷ下，中心发射波长在９７７ｎｍ，成功地研制出适于掺铒光纤放大器用的应变量子阱激光器泵浦源。     

新型单发射腔高功率半导体激光器封装结构特性研究

多引线结构是现有大多数C-Mount封装半导体激光器的基本结构,其固定的正负极仅可实现特定的功能,无法满足不同领域使用半导体激光器的要求。因此,介绍了一种波长为808nm,输出功率为8W的C-Mount封装结构的高功率半导体激光器,此种封装结构可改变电极方向,拥有散热性能优良,持续输出功率稳定的特性,并且结构简单,性能稳定可靠。通过大量实验研究表明,在25℃的稳定连续电流条件下长时间的寿命测试,未出现功率衰减以及灾变性光学腔面损伤(COMD)的现象,并且具有较低的阈值电流Ith以及线性增加的斜率效率。     

18.4W皮秒光纤激光器及其全光纤化超连续谱源

采用光纤非线性环形腔被动锁模方案,研制毫瓦级掺镒皮秒光纤激光器,对其进行3级主振荡功率放大(master oscillator power amplifier,MOPA),得到功率18.4 W,重复频率85 MHz,线宽5.7 nm的高质量皮秒激光输出.利用自主研发的模场适配器,实现了此高功率皮秒激光器对长度为50 m高非线性光子晶体光纤的高效全光纤化泵浦,研制了输出功率为3.6 W的全光纤化宽带超连续谱光源,其在1 700nm(500～2 200 nm)的带宽范围内具有10 dB的光谱平坦度.