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。     

浅析折射型微透镜阵列制作方法

随着科学技术的进步,当前的仪器设备已朝着光、机、电集成的方向发展。折射型微透镜阵列以其体积小、重量轻、便于集成化、阵列化等优点,而成为新的发展方向。折射型微透镜阵列是一种目前应用十分广泛的微光学元件,它被广泛地应用于光束整形、光学器件互连、三维成像等领域。     

微透镜阵列

工程师们要使光学仪器缩小体积,在他们的设计中越来越对最小的物件感兴趣,当需要透镜时将面临许多选择.最近,人们喜欢用一种被称为微透镜阵列的微小透镜的集合,它适于完成诸如精细调谐激光束和提高成像质量等各种任务.     

大功率半导体激光器阵列光束光纤耦合研究

从半导体激光器的光参数积出发，给出了一种集光束准直、整形、聚焦及耦合的高功率半导体激光器阵列光束的光纤耦合方法。推导出了正交的两组准直微透镜阵列的面形公式；计算了准直光束的准直精度和聚焦光学系统参数。作为例子，给出一个光纤芯径为800μm，数值孔径0．37的光纤耦合高功率半导体激光器实验结果．其耦合效率大于53％。     

大面积半导体激光器阵列光束整形研究

在采用大面积半导体激光器阵列进行泵浦时,由于能量密度等因素,必须把泵浦光会聚到很小的面积上.而空心导光管作为一种良好的耦合器件,不仅能够实现匀光缩束的功能,还具有高效、简洁、可控制光斑形状等优点.在阐述了采用Duct进行半导体激光器阵列缩束整形的原理后,通过对Duct近似模型的分析,得到了Duct的优化结构参数,并通过光线追迹得到了Duct输出光斑的特性.     

微反射镜阵列在光束整形中的应用

在激光的实际应用中,需要利用光束整形技术将激光器的输出光束调制为期望的光强分布。微机电系统的发展为光束整形提供了一种解决方案。采用微反射镜阵列,实现了激光光束的整形。基于随机化的思想提出了相应的算法,分析了算法在不同单元数目和不同噪声水平下的表现,为实际应用提供了有价值的参考依据。最后,建立了实际的光路模型,进行了光线追迹,给出单模高斯光束以及考虑噪声情况下的仿真结果。分析结果表明,使用微反射镜阵列可以有效地实现不同输入下的激光光束整形,并且具有极大的灵活性,为光束整形提供了一种新的手段。     

衍射微透镜阵列用于半导体激光光束匀化

提出了一种用衍射微透镜阵列对半导体激光光束进行匀化的方法,解决了折射型微透镜阵列难于实现高填充因子、高精度面型的难题。基于标量衍射理论,设计了具有多阶相位结构的衍射微透镜阵列。采用菲涅耳衍射公式,推导了半导体激光从输入面到输出面的光场计算公式。数值模拟了成像型微透镜阵列匀化系统,并研究了微透镜口径及相位台阶数对焦斑均匀性的影响。结果表明:当衍射微透镜的口径D=0.27 mm、相位台阶数L=16 时,可获得不均匀性约为5%、系统能量可利用率达97%的均匀焦斑。     

衍射微透镜阵列用于面阵半导体激光光束匀化

提出了一种用衍射微透镜阵列对面阵半导体激光光束进行匀化的方法,解决了折射型微透镜阵列难于实现高填充因子、高精度面型的难题。基于标量衍射理论,设计了具有多阶相位结构的衍射微透镜阵列,推导了半导体激光从输入面到输出面的光场计算公式。数值模拟了非成像型微透镜阵列光束匀化系统,并对其进行了实验验证。当衍射微透镜的口径为0.125mm,相对孔径为0.1,相位台阶数为8时,测得焦斑在快轴方向的不均匀性为12.34%,能量利用率为96.6%;慢轴方向的不均匀性为5.42%,能量利用率为95.74%。实验结果与理论模拟的结果吻合,验证了衍射微透镜阵列光束匀化系统模型的可行性。     

nLight公司推出二极管激光器叠层阵列

引领世界高功率半导体激光先进技术潮流的恩耐激光(nLight)公司近日发布，该公司已成功研制出CascadesTM二极管激光器叠层阵列，波长范围分别可达790～980nm和1435～1．570nm。CascadesTM二极管激光器叠层阵列是从一个小型易集成的组件中发出高功率激光，是宽域二极管泵浦固体激光器的理想泵浦源，并在材料加工和医学领域将获得重要应用。     

复眼透镜在激光二极管阵列光束整形中的应用

在回顾复眼透镜对单光束光源的均匀化机制基础上,分析了复眼透镜对激光二极管(LD)阵列光源的光束均匀化机制。即对子光束分割叠加破坏相似性,对所有分割叠加后的子光斑进行叠加获得均匀性。在此基础上,以抽运薄片或者板条激光器需要高功率密度的均匀抽运光为需求,设计了基于复眼透镜的LD阵列光束整形系统,并给出了其中复眼透镜和积分透镜这两个关键部件的结构形式和相关参数。最后根据所设计的复眼透镜LD光束整形系统搭建了相应的实验光路并测试了整形后光斑不均匀性,测试表明不均匀性为9.8%,验证了对复眼透镜LD阵列光束整形的分析。     

大功率半导体激光器光束整形

提出一种新型堆积式半导体激光器(LD)光束整形方案,材料为K9玻璃,其入射面为一长方形,出射面为一正方形,一个侧面为平面,另一个为斜面,斜面倾角为3°。利用此棱镜对LD输出光束进行变换,可得到7mm×7mm的正方形光斑,光强起伏小于5%,在此范围内的光能量占总辐射能量77%。     

大功率半导体激光光源光束整形技术研究

光束质量是半导体激光器应用的最大瓶颈,但是可以利用光束整形技术加以改善。随着半导体激光合束技术的发展,半导体激光光束质量的提高,由于其在效率方面的优势,大功率半导体激光技术得到迅速发展。采用连续输出60 W,转换效率达到57%的880 nm大功率半导体激光bar条,组成20层的半导体激光叠阵,输出功率达到1183 W,通过快慢轴准直及光束整形提高激光器的光束质量,最终实现1 kW功率输出,电-光转换效率超过45.8%,光束质量达到79.3 mm.mrad×81.2 mm.mrad。从而使半导体激光器可直接应用于熔覆、表面硬化等领域。     

大功率半导体激光器阵列光束整形新进展

大功率半导体激光器阵列(LDA)的应用日益广泛,但受其发光机制的限制,光束质量较差.为满足应用要求,必须对LDA光束进行整形处理.介绍了LDA光束整形的基本原理和关键技术,按照光束传播特性的不同,将整形技术分为两大类,即几何光学光束整形和衍射光学光束整形方法进行了阐述.在阐述典型例子的基础上,分析和比较了各种整形方法的优点和不足.     

大功率激光二极管阵列光束整形技术综述

大功率激光二极管阵列相对于其他同等功率水平的传统激光器有很多突出的优点,但由于其输出光束质量差,影响了它的直接应用,因此大功率激光二极管阵列的光束整形技术成了人们关注的一个热点问题,该文介绍了光束整形的原理并对近年来商业中常用的光束整形技术进行了分析评估.     

大功率二极管泵浦固体激光器

介绍了近几年来，大功率DPSSL的研究状部况，对各种新出现的DPSSL的核心部件-二极管泵浦头的设计结构作了简要的描述、分析。     

TO3封装单管芯半导体激光器光束整形实验研究

针对用于短距离激光主动照明成像的TO3封装单管芯半导体激光器存在光束发散角大和均匀性差等缺点,提出一种简易可行的整形方案,并进行了理论分析和实验设计.实验中选用折射率为1.45,纤芯半径为120μm的石英光纤和塑胶非球面透镜,最后取得了光束发散角达10mrad,光斑近似为正方形,整体透过率为90%的实验结果.     

二极管侧面抽运的高平均功率倍频Nd:YAG激光器

对高平均功率输出的二极管侧面抽运声光调Q腔内倍频Nd:YAG固体激光器进行了研究,当采用35个15W的连续激光二极管阵列抽运时,在重复频率为10kHz下,实现了最大平均功率为56W的532nm倍频激光输出。光-光转换效率为11%,电-光转换效率为3.7%     

双平行平面反射镜在激光二极管阵列光束整形中的应用

为了实现激光二极管阵列(LDA)的高亮度光纤耦合输出,设计了一套简单有效的光束整形系统.首先采用快慢轴准直透镜压缩LDA的发散角,然后采用双平行平面反射镜光束整形装置,将压缩后的LDA慢轴方向的光束分为4束(也可以根据需要分为任意多束),并将4束子光束在快轴方向重新排列,最后通过聚焦系统,将整形后的光束耦合进入芯径600 μm,数值孔径0.37的光纤.实验测得双平行平面反射镜整形装置的效率为98.87%,系统的整体效率为77.2%.该整形系统设计简单,效牢高,具有很高的应用价值.     

瓦级半导体激光器光束整形装置

介绍了一种采用光束远场发散角分割的方法 ,利用已有专利的微片棱镜堆光束整形器 ,对瓦级半导体激光器光束整形 ,该装置由半导体激光器、微柱透镜、柱面透镜、微片棱镜堆、聚焦系统和光纤组成 ,该方法可在一定程度上改善整形效果 ,具有结构简单、加工和装配容易的优点     

高效大功率激光二极管阵列端面抽运耦合系统

利用光线追迹法为12 kW激光二极管(LD)阵列抽运的Yb∶YAG激光器设计了一套空心导管型耦合系统并开展了耦合实验, 以研究大功率LD阵列端面抽运结构的高效耦合技术及模拟设计方法.基于LD结构和发光特性,以高斯型微激射元为基本单位建立单条LD和LD阵列光源模型,设计了由透镜和镀银板构成的抽运光汇聚传输系统.实验结果表明,该耦合系统实现了对抽运光的高效耦合,且强度分布与模拟结果一致.该耦合系统传输损耗低,反射板的反射率为94%时耦合效率达92.3%;输出光束具有良好的传输性能,有效抽运区域接近理论值,且增益介质表面分布均匀,满足实验要求.