半导体激光器的二元光学消像散准直器件

基于衍射理论，为半导体激光器设计并研制了一种二元光学消像散准直器件。器件表面是具有多位相的浮结构，可以在ｘ、ｙ方向产生不同的焦距，并校正４０－５９μｍ的像散。     

高功率半导体激光器微光学光束整形技术

基于微光学光束变换系统方法,采用双微棱镜列阵、同轴“之“字形整形方法、反射棱镜阵列法等技术对准直光束进行折叠及光参数积匹配变换,实现光束的完全消像散;利用自行研制的大数值孔径连续非球面微透镜列阵、整形器件等核心微光学器件,实现了准直、聚焦和光纤输出等各种功能。形成了系统的半导体激光器光束整形变换技术,准直后光束发散角达到理论极限;成功获得高效率单芯径光纤耦合半导体激光器泵浦源。     

实现灵活光束转换的二元光学器件及其应用

介绍了一种可将线阵半导体激光器的光束转换为光斑截面为矩形的准平行消像散光束的二元光学器件，并讨论说明其设计原理、加工制作方法、测试实验结果及应用。     

基于像散曲面微透镜的半导体激光准直研究

为了实现半导体激光器的光束准直,分析了半导体激光器光束沿快、慢轴方向的准直原理。采用单个半导体激光器作为被准直单元,提出了基于像散曲面微透镜的半导体激光器光束准直方法。讨论了半导体激光器填充因子对像散曲面微透镜准直性能的影响。对填充因子0.5的半导体激光器进行模拟验证。准直后,快轴方向剩余发散角约为0.34,慢轴方向剩余发散角约为2.69。结果表明,像散曲面微透镜不但可以对高填充因子的半导体激光器光束进行准直,而且准直后出射光斑面积小。该研究为高功率半导体激光器堆栈光束的准直提供了可行性方案。     

衍射光学半导体激光器线阵消像散准直器系统误差分析

分析了衍射光学半导体激光器线阵消像散准直器误差的来源 ,推导了相应的计算公式 ,并对设计制作的准直器进行了误差计算与分析 ,指出减小误差的措施。     

基于双焦距微透镜的半导体激光束准直的研究

针对半导体激光器光束的准直,从分析光束本征像散的角度出发,给出利用单个双焦距微透镜准直LD光束的方法;理论分析和ZEMAX模拟表明在快慢轴两个方向均为双曲面轮廓的双圆锥曲面透镜能实现对光束快慢轴的同时准直;利用光刻胶热熔融法制作了具有双焦距的椭圆形微透镜,并进行了半导体激光器光束的准直实验,测量光束准直前后的发散角,结果表明双焦距微透镜可以实现准直。     

基于平行相位调制算法的半导体激光光束整形方法

半导体激光器的发射光束存在发散角大、光照强度分布不均匀等缺陷,使其不能直接用于干涉测量,为改善光束质量,提出基于平行相位调制算法的半导体激光光束整形方法。首先,分析平行相位调制基本原理,设计相位函数,提高信号光照强度,使脉冲相位分布情况满足傅里叶变换极限脉冲水平;其次为获取理想的基模高斯光束,结合正弦光栅算法,获取光束整形的全息图函数表达式;最后为确保入射光束能够铺满整个调制器,使该光束透过扩束镜,调整光束尺寸,并将扩束后的光束消像散全息图叠加到整形全息图中,从而得到理想的激光光束。仿真实验表明,所提方法使激光光束整形为无像散的基模高斯光束,光斑发散角对称性较明显,最低光束质量为81. 4 mm°mrad高于文献方法,能够满足精准度较高的干涉测量要求。     

半圆形半导体激光器阵列准直工艺方法研究

通过试验,分析并验证了半圆形半导体激光器阵列准直后光束指向发生偏移的原因,证明了烧结过程对准直光束指向性的影响。为避免烧结过程对准直工艺的影响,设计了一种的新的半圆形半导体激光器阵列的准直工艺方法,并设计了半圆形半导体激光器阵列准直工艺平台,实现了对半圆形半导体激光器在组装、烧结后进行阵列准直;同时采用两点一线的原理,设计了用于半圆形半导体激光器阵列准直的双屏监测方法,有效提高了准直的指向准确性和工作效率。通过一对半圆形器件对Ф3mm的固体棒进行泵浦试验,工艺改进后的泵浦增益有了明显提高,泵浦功率为2.3kW时,增益提高了大约15%。     

复合型二元光学器件补偿色散和相位畸变研究

复合型二元光学器件作为一种新型色散和相位补偿元件,由于其色散的特殊性,在超强超短脉冲激光的色散和波前补偿中具有特殊的意义。提出并研究了利用复合型二元光学器件同时补偿全钕玻璃啁啾脉冲放大(CPA)系统中的色散和相位畸变,并利用光线追迹的方法对二元光学器件模拟了设计和补偿效果。在实验中,利用二元光学器件将100 fs的光束补偿至30 fs左右。实验结果验证了此方法的可行性。     

半导体激光束准直技术

本文根据半导体激光束的像散椭圆高斯光束特性,设计实用的半导体激光束准直系统的光学结构,并给出其参数计算的正确公式,修正了文献[5～8]中相应的公式．     

环形激光二极管抽运激光棒的热致退偏分析

利用自行编制的热效应模拟软件，采用光线追迹方法获得激光棒内的热沉积分布，在此基础上利用热传导模型和热力光学模型，对高功率环形激光二极管阵列抽运的棒状激光放大器中动态热致退偏进行了详细模拟计算．并比较了不同输入功率下的热致退偏情况。结果表明，采用基于光线追迹的发热模型，可以很好地计算环形激光二极管抽运激光棒中的热效应问题；瞬态下的光程差分布和同消色线退偏图案的环数与棒内瞬态温升分布有关；输入功率越高，热效应引起的相对光程差就越大，波前畸变就越大，引起的热致退偏也就越严重，在同消色线图案中的环数就越多。     

半导体激光器堆栈快轴光束质量计算的研究

以高斯光束传输理论为基础,结合半导体激光器堆栈结构,建立了半导体激光器堆栈快轴方向光束传输理论模型,并引入单个半导体激光器阵列的发散角和指向性因子,对半导体激光器堆栈快轴方向光束质量计算方法进行了修正,最后通过实验对计算结果进行验证。结果显示,相对于实验测量值,该理论模型计算值的误差仅为2.14%,与修正前的计算误差24.16%和18.36%相比,在精度上有了很大程度的提高,因此,该方法可行,能更精确的反应堆栈快轴的光束质量。     

宽发射面激光二极管光束整形系统的光学设计

宽发射面激光二极管作为泵浦源在全固态激光器中得到了广泛的应用,但由于快慢轴发散角太大和发光面的不对称,所以需要对其进行光束整形。针对发光面为1m（快轴）200m（慢轴）且远场光斑为矩形光斑的宽发射面激光二极管,分析了输出光束在平行于p-n结方向上光场（侧模）的多光丝分布特性。通过在ZEMAX非序列里,设置合理的光丝间隔、尺寸和以纵模为间隔的多个波长,模拟了与实际相符的远场光斑。利用圆柱透镜压缩激光二极管快轴发散角,再用自聚焦透镜进行聚焦,最后在离自聚焦透镜后端面1.8 mm处得到快慢轴方向长分别为0.15 mm0.17 mm的方形光斑,且快慢轴方向发散角分别为3.32.4。同时,通过实验逐步比较了光束通过每一个光学元件后光斑形状的变化和光强分布,结果表明:宽发射面激光二极管光束整形中,通过引入侧模光丝结构的矩形光斑模拟方法是可行的。     

高亮度半导体激光器无输出耦合镜光栅外腔光谱合束

宽面发射半导体激光器的光谱合束技术对发展高功率直接半导体激光光源具有重要意义。光栅外腔光谱合束基于光栅的波长选择特性和外腔半导体激光技术,实现单个合束单元的光谱锁定和所有合束单元的合束输出,输出光束质量与单个合束单元相当,而亮度和功率得到很大的提高。基于无输出耦合镜光栅外腔光谱合束结构,实现了单个半导体激光短阵列的光谱合束,分析了光谱合束的输出光谱、输出功率和光束质量的特性,获得了70 A工作电流下40.8 W的连续输出功率,快轴和慢轴方向的光束质量分别为0.41 mmmrad和9.16 mmmrad （包含95%能量）,相应的电光转换效率为38.4%,亮度高达67.90 MW/（cm2sr）。     

Characteristics of Semi-conductor Laser Diode with Nonlinearly Tapered Waveguide

A novel semiconductor laser diode with nonlinearly tapered waveguide is proposed, and analyzed by a finite element beam propagation method (FM-BPM). The results show that the coupling efficiency is increased, and the laser's far field divergence is decreased effectively.     

端面泵浦DPSSL中空间耦合的精密调整技术

对光纤耦合激光二极管端面泵浦Nd：YAG激光器泵浦光偏离谐振腔轴的情况进行了实验研究,提出了一种利用CCD精确调整泵浦光与振荡光空间耦合的方法。使用此方法调整泵浦光的空间位置,使其与振荡光达到最佳空间耦合,得到了椭圆率为0.98,M^2因子为1.01的近似理想高斯光束输出。该方法适用于各种激光介质的二极管端面泵浦固体激光器,提高了耦合精度,故具有一定的实际应用价值。     

Effective generation of tunable single- and multiwavelength optical pulses from a Fabry-Perot laser diode

A tunable pulse source capable of both single- and multiwavelength oscillations has been developed by self-injection seeding of a laser diode. A side-mode-suppression ratio (SMSR) of about 20 dB has been obtained in the outputs. The key element in our setup is a wavelength multiplying stage consisting simply of 50/50 beam splitters, a diffraction grating, and a mirror. The maximum number of available wavelengths increases rapidly with the beam splitters. Our scheme can be adopted for use in high-speed wavelength switching.     

半导体激光器阵列的“Smile”效应对光束质量的影响

建立"Smile"效应条件下半导体激光阵列近、远场模型,将光纤近场扫描法与高斯光束传输理论相结合,从理论和实验上证明了"Smile"效应值的大小与分布形态共同决定半导体激光器阵列快轴方向实际输出光束质量,获得了不同"Smile"效应条件下半导体激光阵列快轴方向光束参数积Kf值。