相干阵激光光束普适性传输因子的研究

研究了子光源为基模高斯光束的相干阵激光光束的传输特性.通过理论模拟不同传输距离处光束横截面光强分布,同时分析主瓣与旁瓣峰值光强的比值随传输距离的变化规律,提出了无纲的相干阵激光普适性传输因子α.当0＜α＜0.85时,随着a值不断增加,相干阵激光光束传输特性逐渐偏离Talbot效应,光束横截面光强极大峰数目逐渐变少;尤其...     

两维相干阵激光远场主瓣特性分析

研究了两维相干阵激光光束主瓣的远场特性。建立了正方形和正六边形子光源排列的相干阵激光传输的数学物理模型,通过数值模拟与分析得出：采用高斯函数来描述相干阵激光光束的远场中心主瓣光强分布误差很小,可按照单孔径激光器的基模高斯光束传输规律来描述相干阵激光光束的传输规律。在此基础上,计算了远场中心主瓣能量占比,计算结果表明,远场中心主瓣能量占比几乎不受子光源数目的影响;而随着占空比的增加,中心主瓣能量占比逐渐增大。当相干阵激光的孔径完全装填时,正方形排列的激光光束中心主瓣的最高能量占比为79.1%;而正六边形排列的能量占比值为83.2%。     

半导体激光相干探测技术研究

文章就连续波半导体激光相干探测试验样机的技术指标、基本组成、工作原理、关键技术以及探测概率和虚警概率的计算进行论述，最后给出了样机的试验和测试数据及对今后工作的展望。     

线阵光纤激光相干合成角度扫描控制方法研究

基于光的干涉理论,对多芯线阵光纤激光通过相干合成进行角度扫描的原理进行了研究。利用相干合成模型,用MATLAB分别对信号无噪声与含有随机相位噪声时的合成效果进行了数值仿真计算,分析了通过主动相位控制对合成光进行角度扫描的可行性;基于MOPA结构光纤激光线列搭建了相干合成角度扫描控制系统。通过实验验证了在多路光纤激光完成锁相后,若依次等比改变各芯激光的相位可以实现主极大条纹连续的角度扫描,扫描范围与模型中计算所得结果基本一致,实验结果与理论计算相符。该方法的探索研究对线列光纤激光的相干合成应用拓展有一定的指导意义。     

线阵光纤阵列相干合成光束的远场光功率分布

激光相干合成所得光束的远场能量分布直接影响其实际应用。针对基于四芯线阵光纤阵列的激光相干合成研究了远场能量分布。采用高斯分布函数近似描述单模光纤出射光束能量分布,推导合成光束的远场能量分布的一般表达式,用MATLAB进行数值计算,并搭建实际相干合成系统进行测试以验证计算结果。研究结果表明:四芯线性光纤阵列的相干合成光束能量近似高斯分布,横向截面内表现为两两组合所形成的三种周期六种干涉场的叠加。实验结果与理论计算吻合,研究对光纤阵列相干合成光束的远场应用具有指导意义。     

激光时空特性对双光束相干合成影响分析

从标量衍射理论出发,分析了相干合成光束远场光强的分布特性,并以两路单元激光为例讨论了激光输出时空特性参数初相位、波前、偏振等特性对相干合成远场光强分布的影响,阐明了相干合成的高功率固体激光器必须采用同一个单频窄线宽种子源分束放大技术的原因,并结合高功率固体激光器实际结构特点与可采取的技术手段,提出光路差、光强比、偏振度...     

湍流对相干合成与非相干合成远场光束质量的影响

根据广义惠更斯-菲涅耳原理,对相干合成和非相干合成光束在湍流大气中的传输进行数值计算,并引入光束传输因子(BPF)用于评价合成光束的光束质量,对湍流大气对相干合成与非相干合成远场光束质量的影响进行定量分析.研究结果表明,在自由空间及强度较弱的湍流大气中传输时,相干合成光束在远场呈现多旁瓣的非高斯分布特征,与非相干合成光束相比具有峰值强度高的优势.但是随着湍流强度的增大,相干合成光束之间的相干性被破坏,相干合成光束的远场光强分布逐渐演化成与非相干合成的情形一致.定量计算结果表明,对于不同波长、不同数目的激光阵列,在较强的湍流大气中传输时,相干合成的光束质量与非相干合成光束质量相比均不占优势.计算模型和结果为工程实际中合成方案的选择和评估提供了参考.     

多光束激光相干合成技术研究

在相干合成理论的基础上,建立了具有普适性的多光束激光相干合成数学模型,并通过计算机模拟了几种条件下多光束激光相干合成的强度分布情况,讨论了相干合成系统各参数变化对相干合成效果的影响.     

半导体激光器光束特性的研究

研究半导体激光器(LD)的光束特性,并对其远场图像是近场图像的傅里叶变换进行了分析和推导。半导体激光器输出光束的方向性很差,发散角大致为10°-40°,并且在快轴和慢轴两个方向上相差较大,使得半导体激光器发射的激光束的束斑呈椭圆状,这对长距离传输很不利,因此本文还研究了光束的准直技术。     

光纤激光阵列相干组束中位相检测方法的研究

针对光纤激光阵列相干组束中各路光束位相的检测,提出了一种基于快速傅里叶变换的位相检测方法.该方法不需对参考光进行频移,利用各路光束与参考光束间位相变化引起的条纹图移动实现位相检测.同时,为了减小傅里叶变换过程中由于能量泄漏引入的检相误差,提出了条纹图整周期裁剪的方法,用于克服能量泄漏的影响,可有效提高傅里叶变换法的检相精度.文中详述了位相检测的基本原理,分析了能量泄漏对傅里叶变换的影响,数值计算结果表明该方法的检相误差优于光波长的1/1000,从而为光纤激光阵列的高精度位相调节奠定了基础.     

高光束质量大功率半导体激光阵列的微通道热沉

针对现有高光束质量大功率半导体激光阵列内部发光单元条宽、填充因子不断减小,腔长不断增加的发展趋势所带来的热源分布及长度变化影响器件热阻的问题,利用分离热源边界条件结合商用计算流体力学(CFD)软件FLUENT进行数值计算,获得微通道热沉热阻随阵列器件发光单元条宽、空间位置变化关系以及不同阵列腔长对应的微通道优化长度.根据优化参数制备获得尢氧铜微通道热沉,并对宽1 cm,腔长1 mm,条宽100μm,填充因子为25%的半导体激光阵列进行散热能力测试,冷却器外形尺寸27 mm×11 mm×1.5 mm.微通道热沉热阻0.34 K/W,能够满足半导体激光阵列器件高功率集成输出的散热需求.     

声光调制器换能器阵列远场声束特性研究

根据亥姆霍兹方程的远场解,为使声光调制器(AOM)换能器在输出平面上声压输出的分布模式较好,衍射光能的传输特性更好,该文研究并提出了换能器的远距离分布模型.基于该理论模型,仿真分析了远场声束截面声强分布、传输中心轴声强分布及声束束宽等换能器相关特性,并利用计算激光衍射效率的方案进行实验验证.实验表明,测试数据与该理论模型吻合,在90％的能量区域内,理论模型拟合测试数据的误差低于5％,实验条件下声光晶体在2.08 mm≤z≤3.43 mm(z为晶体中传输距离)范围内具有最佳模式转化效率.利用此模型可确定声光器件中晶体最优衍射率区域.     

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.     

高温高效率半导体激光器阵列封装结构研究

分析了热沉和陶瓷基板对背冷式封装结构半导体激光器阵列性能的影响.通过栅格化厚铜填充技术降低了复合金刚石热沉的等效电阻,并实现了热膨胀系数匹配;采用热沉和陶瓷基板嵌入焊接技术,提高了封装散热能力和稳定性.制作了间距为0.4 mm的5Bar条芯片阵列样品,在70℃热沉温度、200 A工作电流(占空比为1％)条件下进行性能测试,结果显示器件输出功率为1 065 W、电光转换效率为59.2％.在高温大电流条件下进行了 1 824 h寿命试验,器件表现出良好的可靠性.     

具有阵列分布光束输出的TEA CO2激光器研究

通过对封离型外腔TEA CO2激光器谐振腔的腔元件参数的特殊选择,即选用两表面有夹角的未镀膜的Ge镜作为谐振腔的输出镜,得到阵列分布的激光束.绕腔轴旋转输出镜,在不同的角度可以得到不同的阵列输出光束.近场区域光斑尺寸内点阵数达7×16,光斑大小为26mm×17 mm,利用等厚干涉原理分析了这种光束的产生原因.     

高占空比大功率激光器阵列

设计并研制了1cm长折射率渐变分别限制单量子阱(GRIN—SCH—SQW)单条激光器阵列。占空比为20％，在70A工作电流下，输出功率达到61．8W，阈值电流密度为220A／cm^2，斜率效率为1．1W／A，激射波长为808．2nm。     

940 nm无铝双量子阱列阵半导体激光器

分析了影响列阵半导体激光器极限输出功率的因素。利用MOCVD研制了无铝双量子阱列阵半导体激光器。无铝列阵激光器的峰值波长为 940 2nm ,半峰宽为 2nm ,连续输出功率为 10W ,斜率效率为 1 0 9W A。