基于532nm半导体激光器的远距离传输准直实验分析

由于半导体激光器发出的光束发散角度较大,并且是不对称的(在垂直的两个方向上发出光束的发散角度不同)。因此,在用它来做一些实际的应用时,通常需要准直或再聚焦系统来进行校正。扩束镜因其结构简单、材料便宜以及加工容易而在半导体激光束准直领域获得较多的应用。文中就是在利用半导体激光器进行远距离目标瞄准的应用背景之下,采用扩束镜与532nm半导体激光器衔接的方法对出射的激光光束进行准直,以达到一定的技术参数要求。     

半导体激光器阵列光束准直和聚焦系统设计

给出条阵半导体激光器光束消像散准直、聚焦的方法以及折 /衍混合准直微光学阵列系统和聚焦光学系统的设计方法 ,并设计了一准直聚焦光学系统 ,准直精度达 3mrad～ 4mrad,聚焦光斑尺寸小于 2 0 0μm     

半导体激光器的远场准直特性研究

对半导体激光器远场的准直特性进行了分析,并介绍了一种多激光器物镜耦合准直系统的基本结构,它可以使每个半导体激光器的能量在淮直光束的远场进行叠加,有效地提高其光子流密度,从而扩大半导体激光器的应用领域。     

高精度激光光束准直系统设计

为了进一步提高激光光束用作直线基准的精度,建立了基于反射镜平动式光束稳定器以及两点式光束漂移分离法的高精度激光光束准直系统。首先,对系统中基于反射镜平动的光束稳定器进行研究,对其光束偏转原理以及影响因素进行分析,并对两点式光束漂移分离方法进行介绍。然后,对光束偏转单元的分辨力以及偏转范围、所使用的压电陶瓷非线性和迟滞特性、以及光束偏转单元的频率响应特性进行实验测试。最后,对该激光准直系统的激光光束准直精度进行测试。实验结果表明本文提出的光束偏转单元在120μrad范围内的光束偏转分辨力可以达到5 nrad,频率响应特性高于2 kHz;最终激光准直系统的准直精度在二维方向上分别达到1.9×10^-8 rad和2.1×10^-8 rad,相对于现有技术约提高了3倍,满足激光光束用作高精度直线基准的需求。     

1064nm波段激光器的研究进展

综述了1 064nm波段激光器的研究进展,并对数种激光器进行了理论分析,介绍了各自的状况,并指出了今后1 064nm波段激光器研究的发展方向.     

852 nm半导体激光器量子阱设计与外延生长

设计并外延生长了具有高温度稳定性的InAlGaAs/AlGaAs应变量子阱激光器,用于解决852 nm半导体激光器在高温环境下工作时的波长漂移问题.基于理论模型,计算并模拟对比了InAlGaAs,InGaAsP,InGaAs和GaAs量子阱的增益及其增益峰值波长随温度的漂移,结果显示,采用In0.15Al0.11Ga0.74As作为852 nm半导体激光器的量子阱可以使器件同时具有较高的增益峰值和良好的波长温漂稳定性.使用金属有机化合物气相淀积(MOCVD)外延生长了In0.15Al0.11Ga0.74As/Al03Ga07As有源区,通过反射各向异性谱(RAS)在线监测和PL谱研究了InAlGaAs/AlGaAs界面的外延质量,实验证明了通过降低生长温度和在InAlGaAs/AlGaAs界面处使用中断时间,可以有效抑制In析出,从而获得InAlGaAs/AlGaAs陡峭界面.最后,采用优化后的外延生长条件,研制出了InAlGaAs/AlGaAs应变量子阱激光器.实验测试结果显示,其光谱半高宽为1.1 nm,斜率效率为0.64 W/A,激射波长随温度漂移为0.256 nm/K.理论计算结果与实验测试结果相吻合,证明器件性能满足在高温环境下工作的要求.     

808nm高亮度半导体激光器光纤耦合器件

针对单个808nm单管半导体激光器输出功率低,采用端面泵浦方式对光纤激光器进行泵浦时受到限制的问题,本文利用空间合束技术制成高亮度半导体激光器光纤耦合模块来提高808nm单管半导体激光器泵浦掺Nd3+双包层光纤激光器的效率。首先,通过微透镜对每个单管半导体激光器进行快慢轴准直;然后,使用反射棱镜对每个激光器发出的光进行空间合束;最后,利用自行设计的扩束系统将合束后的光束进行扩束,聚焦进入光纤,从而极大地提高光纤耦合模块的亮度。实验中将4只连续输出功率为5W的单管半导体激光器发出的光束耦合进芯径为105μm、数值孔径(NA)为0.2的光纤,当工作电流为5.8A时,通过光纤输出的功率为15.22W,耦合效率达到74%,亮度超过1.4MW/cm2.sr。     

可见光半导体激光的准直整形及对准精度

本文简要阐明准直的意义,原理作用及其用途;着重介绍激光准直整形和提高对准精度的措施。     

基于VCSEL半导体激光器的浊度传感器设计北大核心CSCD

为更准确测量水体的水质浊度,设计一种基于半导体激光器的浊度传感器,该传感器由光学采集模块、信号处理模块、信号输出模块和电源供电模块组成。光学采集模块采用850 nm的VESEL半导体激光器为光源,采用后向散射光检测法,该方式具有宽线性范围,适用于悬浮颗粒物浊度测量。信号处理模块采用I/V转换电路、滤波检波电路、三级运放电路、振荡电路、温度补偿电路和差分放大器对采集的散射光信号进行处理。信号输出模块采用放大电路和4~20 mA转换电路将散射光信号转换成4~20 mA信号。传感器性能测试结果表明:浊度传感器准确度误差在±1.36%以内,稳定性优于0.6%,具有较高的准确性和可靠性。     

880nm半导体激光器列阵及光纤耦合模块

为了使半导体激光泵浦Nd∶YVO4固体激光器能获得大功率、高光束质量、线偏振的激光输出,利用PICS3D软件设计了InGaAs/GaAs应变量子阱结构,制作了发射波长为880 nm的大功率半导体激光器列阵。该激光器列阵激射区单元宽为100μm,周期为200μm,填充因子为50%,激光器列阵CS封装模块室温连续输出功率达60.8 W,光谱半高全宽(FWHM)为2.4 nm。为进一步改善大功率半导体激光器列阵的光束质量,增加半导体激光端面泵浦功率密度,采用阶梯反射镜组对880 nm大功率半导体激光器列阵进行了光束整形,利用阶梯镜金属表面反射率受近红外波长变化影响小的特点,研制出高稳定性、大功率光纤耦合模块。模块输出功率为44.9 W,光-光耦合效率达73.8%,尾纤芯径Φ为400μm,数值孔径(NA)为0.22。     

热透镜效应对激光光束准直的影响

利用高斯光束传播定律,分析了热透镜效应对激光光束准直的影响,对两种不同的腔型做了数值模拟与计算,并计算了经具有不同MT因子的调焦望远镜系统准直后的激光光束的发散角与光斑尺寸。通过计算与分析表明,对于同一高斯光束,用MT因子较大的系统可以获得更好的准直效果,准直后光束的发散角更稳定。     

一体化半导体激光器的ANSYS热仿真及结构设计

传统半导体激光器与驱动控制器多采用分离式设计,故半导体激光器系统的体积很难紧凑化,而一体化半导体激光器存在电路集成度高,发热严重等问题,因此,本文提出了对半导体激光器进行一体化、小型化设计的方法。为了保证所设计的半导体激光器运行时系统温度分布均匀,输出激光不受温度变化影响,在结构设计之前,利用ANSYS软件对元器件集成度较高的电路板等热源进行了热仿真,提高了集成后结构的可靠性。仿真结果显示,优化设计后的半导体激光器一体化结构满足激光器温度要求,系统温度分布均匀,能保证激光器稳定运行。设计的新型半导体激光器的整体结构尺寸仅为85mm×95mm×115mm,不仅实现了半导体激光器与驱动控制器的一体化与小型化集成,并且结构中留有准直光路设计空间,便于后期的应用研究。     

808nm含铝半导体激光器的腔面镀膜

研究了高功率808nm量子阱脊型波导结构含铝半导体激光器在空气中解理时不同镀膜方法对输出激光功率的影响,讨论了半导体激光器的灾变性光学镜面损伤机理及其腔面钝化薄膜的选择特性。对半导体激光器管芯前后腔面不镀膜,前后腔面镀上反射膜和前后腔面先镀上钝化薄膜再镀腔面反射膜方法进行了对比,测试了半导体激光器的输出功率。结果表明,先镀上钝化薄膜的器件比只镀上腔面反射膜的器件输出的激光功率高36%。只镀腔面反射膜的半导体激光器器件在电流为5A时就失效了,而镀钝化膜的器件在电流为6A时仍未失效,说明镀钝化薄膜的器件能有效地防止灾变性光学损伤和灾变性光学镜面损伤。在半导体激光器芯片腔面镀上钝化薄膜是提高大功率半导体激光器输出功率的有效方法。     

全固态355 nm连续紫外激光器的优化设计

通过优化腔型设计, 实现了LD端面抽运Nd:YVO₄腔内三次谐波转换全固态连续355 nm紫外激光器高效率输出。选用平-凹腔结构并考虑到Nd:YVO₄晶体的热透镜效应、模式匹配、倍频晶体位相匹配等因素对输出功率的影响,对谐振腔长进行了详细的分析计算。在激光谐振腔内, 1 064 nm的基频波经KTP晶体倍频产生532 nm激光,二者再经LBO晶体和频获得了355 nm紫外激光。当LD抽运功率为3 W时,355 nm连续紫外激光输出功率达6.4 mW。与折叠腔进行比较,发现在小功率抽运情况下,直腔结构紧凑、易于调节、输出功率较大。     

利用半导体激光束实现激光隧道放样研究

提出了一种利用半导体激光器实现隧道激光扫描放样的方法 ,该方法满足了放样仪器需轻巧、便于携带的要求。其中用单透镜准直法对有大发散角的半导体激光光束成功地实现了准直 ,既简单又经济实用 ;用平移物镜法实现了激光点的扫描。理论分析和实验结果都证明这一放样方法是可行的     

一种激光连续变倍准直扩束系统的设计

介绍了国内外激光扩束系统的研究现状,阐述了低倍率扩束系统设计原理,选用没有内部焦点的倒置伽利略式望远镜系统结构设计了一个无焦变倍的激光扩束准直系统。在Zemax软件中实现变倍扩束系统初始结构的设计,基于Zemax的REAY优化函数对光学系统中透镜的曲率半径和间距进行优化,实现5~25倍的连续变倍激光扩束。不同倍率下的波像差最大均方根值均小于λ/40,设计结果满足像质要求。经工艺分析,该设计符合加工的工艺要求,系统结构简单,具有实际应用价值。     

卫星激光测距中发射光路光机结构设计

在卫星激光测距过程中,为了保证望远镜系统接收更多的能量,必须压缩出射激光光束的发散角,减小照射到卫星上的激光光斑尺寸。激光发射系统的主要作用是就将激光器发出光束进行直径放大并准直,是卫星激光测距光机系统中的重要组成部分。在研制某型号卫星激光测距系统中,根据技术指标对两级扩束光学系统、机械结构以及二维电动调整机构进行了详细论述和设计。实践证明,该套系统的光学系统在进行激光光束扩束、准直的同时,通过二维电动调整机构实现了实时调整激光光束的出射方向,满足了设计指标的要求。     

多波长激光扩束器的光学设计

在激光雷达以及光谱仪定标时常常需要较宽以及高准直性的激光光束。设计了一出射光束为16mm,扩束比为20倍的激光扩束器光学系统。通过移动激光扩束器的物镜与目镜间隔,可以实现光谱范围在543.5~850nm的激光扩束;比较了使用该激光扩束器发射的准直激光束与理想的单色平行光充满成像光谱仪的入瞳孔径后成像光谱仪传递函数的变化,说明该光学系统可行。