大功率半导体列阵激光器的偏振复用技术研究

根据大功率半导体激光器输出光束的偏振特性,基于偏振复用的原理,分别利用双折射晶体和偏振合束晶体对两只大功率半导体线列阵激光器进行了偏振合束研究.依据理论计算结果,生长了双折射晶体YVO4,并进行了特殊的光路系统设计,最终实现了偏振复用,功率效率达到66%;利用偏振合束,晶体功率效率为85%.最后,从各方面比较了两种方法的优缺点.     

列阵半导体激光端面抽运Nd：YVO4绿光激光器的研究

报道了采用列阵半导体激光端面抽运Nd：YVO4晶体的KTP腔内倍频绿光激光器。采用多柱透镜法，对列阵半导体激光进行了有效整形，并利用谐振腔折叠产生的像散，实现了抽运光与振荡光较好的模式匹配；由于是直接耦合抽运，因此保证了半导体抽运光以π偏振光入射Nd：YVO4(单轴)晶体，实现了半导体抽运光与Nd：YVO4吸收的偏振匹配。在抽运功率为9．5W时，得到520mW的稳定绿光输出，光-光转换效率为5．5％。     

光泵用大功率半导体激光器列阵

本文报导工作波长适合于泵浦掺Nd固体激光器的GaAIAs/G&As激光锁相列阵。采用氧化物掩蔽和Zn扩散条形结构工艺,获得了十单元列阵器件。其工作波长为809±5nm,输出功率大于200mW。已用于Nd∶YAG和Nd玻璃激光器的泵浦。     

列阵半导体激光端面抽运Nd∶YVO4绿光激光器的研究

报道了采用列阵半导体激光端面抽运Nd∶YVO4晶体的KTP腔内倍频绿光激光器。采用多柱透镜法 ,对列阵半导体激光进行了有效整形 ,并利用谐振腔折叠产生的像散 ,实现了抽运光与振荡光较好的模式匹配 ;由于是直接耦合抽运 ,因此保证了半导体抽运光以π偏振光入射Nd∶YVO4(单轴 )晶体 ,实现了半导体抽运光与Nd∶YVO4吸收的偏振匹配。在抽运功率为 9 5W时 ,得到 5 2 0mW的稳定绿光输出 ,光 光转换效率为 5 5 %。     

半导体大光腔激光器列阵

本文报告了一种具有实用价值的半导体大光腔激光器列阵,介绍了该器件的两种典型结构和基本特征,以及设计思想,制作工艺等.该器件阈值电流为2-4A,峰值功率为75-100瓦,是目前国内列阵器件的最高水平.     

列阵半导体激光抽运高频YAG激光器

在国家863的资助下,我们研制成功一种线列阵半导体激光抽运YAG激光器,其设计方案是用双管侧面垂直抽运,激光晶体棒为Φ3×50 mm,线列阵管发光长度40 mm,通过光学设计实现了单模抽运技术,不用特殊的选模措施,激光输出即是低阶横模,激光发散角小于0.8 mrad. 为了解决高频工作时的热效应,激光晶体棒和半导体激光管均采用蒸馏水循环冷却,两路冷却水是通过同一水抽运用三通接头连接的,总水量为8 kg,每分钟流量5 kg.用温控措施使水温控制在±1℃以内,最佳工作点为20℃. 通过实验和测试,该机在1000 Hz工作时,静态平均输出功率可达25 W,Q开关状态平均输出功率达15 W,激光脉宽12.5 ns,峰值功率约1.2 MW,激光系统具有很好的稳定性,连续工作2小时,激光衰减小于2%.激光头初步实现了小型化,包括密封系统总重量为3.5 kg.(PC4)     

均匀分布锁相列阵半导体激光器的微扰理论

本文从宽接触半导体激光器的简单模型出发,运用微扰理论分析了均匀分布锁相列阵半导体激光器的侧模行为。分析表明,对增益导引、折射率导引锁相列阵,器件一般以N阶模工作,但在增益导引列阵中将会出现大于N的高阶模。反折射率导引均匀分布锁相列阵可获得基侧模工作,其远场由于周期性微扰的作用表现为三瓣,能量主要集中于中心瓣上。     

用于大功率半导体激光器的新型焊料

在大功率半导体激光器列阵及叠阵的组装中,焊料的选择是极其关键的,因为焊料直接参与对激光器的导电、导热激光器所需的电流全部从焊料通过,而半导体激光器列阵或叠阵工作时电流是很大的,可达50A～100A。同时半导体激光器工作时产生的热量非常大,如焊料的导热性不好,由于电流的热效应,就会在焊料上产生巨大的热量,使焊料熔化。文中研制了一种新型的焊料,这种焊料在两层铟之间蒸镀几层金,焊料由钨/镍/金/铟/铜等多层金属构成。利用这种焊料研制出脉冲功率达100W的半导体激光器列阵。     

940nm列阵窗口半导体激光器

本文分析了影响列阵半导体激光器输出功率的因素。利用分子束外延生长方法生长出InGaAs/GaAs应变量子阱激光器材料。利用该材料制作出的应变量子阱列阵窗口半导体激光器,准连续（500μs,100Hz）输出功率达到80W（室温）,峰值波长为939－941nm。     

半导体激光器列阵器件光束复合研究

文中针对半导体激光器列阵的波长复合和偏振复合技术开展了设计和实验研究。首先利用半导体材料波长易调节的特点,设计了AlGaInAs/GaAs/AlGaAs压应变量子阱结构,得到了760nm、800nm、860nm、930nm、976nm五个波长激射的半导体列阵激光器,同时设计了四个短波通滤波片参数,开展了半导体列阵激光器的多波长光束复合技术的实验研究;其次利用1/2波片和偏振复合棱镜将两束不同偏振状态的光束进行了复合,并设计了光束聚焦系统。最终实现了5个波长,10条半导体激光器列阵的光束复合,得到了196W的激光功率输出,总体效率为76%,其中,波长复合效率可以达到92.4%,输出聚焦光斑尺寸为144μm×1 330μm,聚焦光功率密度达到1.02×105W/cm2,与单条半导体激光器列阵相比,合束光的光功率密度提高了4.3倍。     

High power diode laser arrays

Recent progress in the development of high-power diode laser arrays for solid-state laser pumping is detailed. Advances in available wavelength, efficiency, temperature of operation, duty cycle of operation, and peak and average power levels or densities are described. A packaging architecture capable of addressing the broadest range of pump applications and designs in an economic manner is defined, and a range of such package designs is presented     

Ultra-high-power quasi-CW monolithic laser diode arrays with high power conversion efficiency

An optical power output of 134 W from one facet and power conversion efficiencies as high as 49% have been obtained from monolithic AlGaAs laser arrays with 1 cm emitting widths for 150^s pulse widths (quasi-CW operation). The arrays have etched grooves to prevent transverse lasing and amplified spontaneous emission.     

双端泵Nd:YVO4固体激光器泵浦的高功率光参量振荡器

报道了基于双端泵Nd:YVO4固体脉冲激光器泵浦的基于周期性畴极化反转氧化镁掺杂铌酸锂晶体(PPMgLN)的光参量振荡器(OPO)。双端泵Nd:YVO4固体脉冲激光器采用激光二极管作为双端泵浦源,在25 kHz重频下获得了平均功率为23.5 W的1064 nm近基模线偏振激光输出。使用该激光器泵浦一个基于PPMgLN的OPO,获得了平均功率为3.54 W的3.83μm中红外激光输出。OPO的斜率效率为65.2%,其中,从1.064μm到3.83μm的斜率效率为18.1%。该系统结构十分紧凑、成本低、实用性强,在4 h内的稳定度小于4%,具有较高的应用价值。     

Polarization control of a high power laser by adjoint feedbackcontrol

A technique for polarizing a high-power laser with unstable resonator optics that places the polarizing elements in a low power feedback path external to the parent resonator structure is described. The technique has been used to polarize a high-power industrial CO₂ laser. Rejection ratios for the unwanted polarizations can exceed 20 dB. The polarization vector can be rotated at will by rotating the polarizer in the low power beam path     

LD端面泵浦Nd:YVO4激光器热管理结构的研究

基于一种LD端面泵浦Nd:YVO<,4>激光器,设计了一种热沉结合外部风扇散热的风冷式热管理结构,并利用有限元分析方法对Nd:YVO<,4>晶体的温度场进行了数值模拟,分析了环境温度及界面热阻变化对晶体热致效应的影响.模拟结果表明,晶体泵浦区的温度梯度约为17 ℃,当环境温度升高时,所设计的冷却方案仍能满足系统的散热需...     

大功率半导体激光熔覆高速钢研究

使用2kW半导体激光在工具钢表面熔覆高速钢粉末。在同轴送粉的粉末汇聚点与激光的聚焦点可获得无裂纹的熔覆层。随着激光功率的增加,熔覆层厚度和粉末利用率增加,同时基体对熔覆层的稀释率下降。获得的熔覆层的硬度达到800Hv0.3,基体硬度200Hv0.3,表明大功率半导体激光在表面熔覆领域具有很好的应用前景。     

High-speed thermal analysis of high power diode arrays

This paper explores high-speed image capture as a viable approach for non-invasive thermal analysis. The ability to monitor thermal transients and obtain accurate spatial information for miniature devices is important for many lighting applications. In this study, high power optoelectronic devices are stressed, and the impact of self-heating effects is examined. Results demonstrate that these effects lead to degraded device performance, reduced efficiency, and power loss.     

腔面低反射大功率半导体激光器阵列

光束质量问题是制约半导体激光器应用的主要因素,采用出光面蒸镀低反膜LD阵列半导体激光器阵列锁相技术较好地解决了这个问题.本文设计并制作了高反膜系和极低反膜系,获得了高阈值的LD阵列.本文的低反膜系有大的带宽和小于0.2%的剩余反射率,易于工艺实现,LD阵列的阈值电流密度达到480A/cm2.