光纤型半导体激光器线阵工艺研究

采用计算机控制技术、激光器调制技术、光纤耦合技术、微透镜聚焦技术，研究了半导体激光器的线阵．利用线阵组合原理展示了半导体激光器线阵技术的原理和实现过程，扩展了线阵技术在快速成型、显示技术等方面的应用领域．     

光机电

国内三项半导体激光器成果通过鉴定由西安炬光科技有限公司完成的"单巴条传导制冷30%填充因子808纳米60瓦连续波半导体激光器"、"单巴条微通道液体制冷808纳米250瓦准连续波半导体激光器"、"微通道液体制冷808纳米垂直叠阵半导体激光器"等三项科技成果通过了专家鉴定。     

基于光栅外腔的高功率半导体激光阵列谱合束研究进展

半导体激光器与其他类型激光器相比具有寿命长、效率高和波长范围广等优点,使其成为现代激光领域的重要组成部分。输出功率和光束质量是判断半导体激光器优劣的两大关键指标,但半导体激光器的特殊原理和结构决定了它在追求高功率的同时光束质量会劣化,导致其应用范围受限。谱合束技术被证明是解决该问题的关键技术之一,但目前仍然存在光功率和光束质量退化等问题;因此,如何获得高亮度合成光束成为国内外研究热点。针对外腔谱合束技术,本文首先介绍了半导体激光阵列和叠阵,总结比较了应用于谱合束技术的3类光栅,阐述了光栅外腔法谱合束技术的基本原理,概括了国内外高功率半导体激光阵列谱合成技术的研究进展和现状,分析讨论了导致合成光束质量劣化和合束功率耗损的因素,展望了高亮度半导体激光器的发展前景。本研究有助于推动高亮度半导体激光器直接光源的进一步发展。     

基于Mini-bar的千瓦级大功率激光器光纤耦合

高功率激光器是一个发展趋势,由于半导体激光器的自身限制,使用光纤耦合的方法来提高光束的质量,对半导体激光器尤其是大功率半导体激光器的光纤耦合研究具有非常重要的应用价值。故对半导体激光器阵列的千瓦级光纤耦合模块进行了研究分析,基于Mini-bar的半导体激光光纤耦合模块进行仿真模拟,采用36只输出功率为80W的Mini-bar半导体激光器组成两列空间叠阵作为耦合光源,通过准直、合束、聚焦等方法高效耦合进入数值孔径0.22、芯径300mm的光纤中,系统最终输出功率达到2849.3W,光纤耦合效率大于98%。     

LD面阵侧面泵浦Nd:YAG光场均匀性研究

为了研究LD面阵侧面泵浦Nd:YAG晶体吸收光场的分布特点,在LD线阵侧面泵浦固体激光器晶体吸收光场数值计算模型的基础上,建立了LD面阵侧面泵浦Nd:YAG晶体吸收光场的数值计算模型。通过建立适用于不同泵浦结构的激光二极管多侧面泵浦全固态激光器的晶体吸收光场分布模型,使用Matlab编程模拟,分析了泵浦结构各参量:物质吸收系数、晶体半径、泵浦距离条件下,面阵泵浦和线阵泵浦晶体吸收光场均匀性及泵浦效率的差异,为LD侧面泵浦全固态激光器的设计和研究提供理论基础。     

半导体激光器的最新进展及其应用

在最近十几年来，半导体激光器已成为世界上发展最快的一门激光技术。由于半导体激光器的独特性能，使得它目前在国民经济中展现出了一系列的优点，并已获得了广泛的应用。本文简述了半导体激光器的发展历史，介绍了半导体激光器的重要特征，阐述了目前主要的高功率半导体激光器结构。研究了国内外高功率半导体激光器的开发现状，列出了半导体激光器当前的各种应用，对半导体激光器的发展趋势进行了预测。最后，对发展我国高功率半导体激光器提出了一些看法。     

半导体激光器的最新进展及其应用

在最近十几年来，半导体激光器已成为世界上发展最快的一门激光技术。由于半导体激光器的独特性能，使得它目前在国民经济中展现了一系列的优点，并已获得了广泛的应用。本文简述了半导体激光器的发展历史，介绍了半导体激光器的重要特征，阐述了目前主要的高功率半导体激光器结构。     

Raman光纤放大器的泵浦源

介绍复用半导体激光器、级联Raman光纤激光器、上转换光纤激光器和光参量振荡型激光器等Raman光纤放大器的泵浦源 ,分析其优缺点 .指出各种泵浦技术的竞相发展将促进Raman光纤放大器的实用化和商业化 .     

包含寄生参数的大功率半导体激光器等效电路模型

对大功率半导体激光器驱动电源仿真研究时,需要建立体现大功率半导体激光器电气特性的等效负载模型,目前的LD(Laser Diode)电路模型由于缺乏寄生参数而不适用.本文根据大功率半导体激光器的测试数据,通过分析改进LD的速率方程,建立了包含寄生参数的大功率半导体激光器等效电路模型.仿真结果表明:该等效电路模型的V-I曲线和P-I曲线与厂家给出的曲线一致,可以作为仿真大功率半导体激光驱动电源的等效负载.     

大功率GaAs基半导体激光器腔面膜一次性制备技术

大量研究表明,大功率半导体激光器失效的一个主要表现就是半导体激光器的腔面退化,而空气中的灰尘与腔面氧化变质是其主要诱因。使用了新型的镀膜机真空室内180°自翻转机构制备半导体激光器腔面膜,大大降低半导体激光器腔面在大气条件下的暴露时间。从过程上直接降低自然氧化物和杂质产生的几率,减少腔面自然氧化物的诱导缺陷和杂质的非辐射复合中心。从大功率半导体激光器腔面膜一次性制备实验的结果表明,该技术制备的半导体激光器外推寿命对比常规实验提高了12.56%,同时还有效的提高了器件的最大输出功率。     

半导体激光器与单模光纤对准平台运动误差分析

为了实现半导体激光器与单模光纤快速精确耦合对准,需分析对准平台的扰动特性.首先,基于半导体激光器与单模光纤的对准误差,构建了五维对准平台.然后,针对半导体激光器与单模光纤对准过程中运动误差的随机性问题,运用多体系统理论,建立了对准平台的拓扑结构模型,并分析了其运动过程中的位姿,得到了半导体激光器末端点运动误差模型.最后,利用Monte Carlo方法,结合该运动误差模型,对运动误差进行了概率分析.结果表明:在不考虑静止误差的情况下,半导体激光器末端点的位置在x、y和z三个方向的运动误差近似为中间高两边低的对称分布.此分析可为对准过程中运动误差补偿提供数据参考.     

激光二极管叠层阵列的光束特性研究

本文对激光二极管叠层阵列的光束特性进行了研究．基于二阶矩定义,对激光二极管叠层阵列光束的光束质量(M^2因子)、束腰宽度、远场发散角和内禀像散不变量等光束特征参数作了理论推导和分析．     

实用半导体激光电源的研制

分析了半导体激光器的特性及损坏的各种原因，介绍了一种实用的半导体激光电源，该电源已成功地应用于我们研制的光纤测温仪中。     

半导体激光器光纤耦合设计

由于半导体激光器本身存在固有的缺陷：在平行于p-n结方向（慢轴方向）和垂直于p-n结方向（快轴方向）的发散角不同,这样就限制了其在许多领域的应用。在对半导体激光器光束进行深入的分析后,本文提出利用一种双曲面透镜来对半导体激光器所发出的光束进行多模光纤耦合仿真,结果可以得到87.652%的耦合效率。     

半导体激光阵列快轴准直特性

为解决大功率半导体激光阵列快轴准直镜装调缺乏定量研究的问题,利用光线传输矩阵法和CCD成像法,获得其准直后光束的指向和发散角.对比半导体远场特性分析仪测量准直后的残余发散角可知,利用光线传输矩阵法和CCD成像法测量角度,测量误差可以控制在13%以内,CCD成像法可作为调整半导体激光阵列准直的有效监测手段.同时,测试6个自由度上准直镜的位置对快轴准直的影响,分析各轴上准直镜位置的允许偏差量,为全自动装调快轴准直镜的算法优化提供了实验基础.结果表明:快轴准直镜装调对各轴运动精度要求不同,尤其对y轴运动精度要求最高.     

一种新颖的自反馈光注入单频窄线宽光纤激光器

报道一种基于自反馈光注入的单频窄线宽光纤激光器。激光器采用线形腔结构,用高掺杂Er3+光纤作为增益介质,利用输出信号光分束反馈与腔内振荡激光干涉,形成折射率光栅与增益光栅共同作用选择纵模,获得稳定的1 549.85 nm单频窄线宽激光输出。在975 nm单模激光二极管(LD)抽运下,激光器的抽运阈值光功率为13 mW。当抽运光功率为112 mW时,最大输出信号光功率为30.6 mW,对应的光-光转换效率为27.3%,斜率效率为30.2%,信噪比大于50 dB。采用延时自外差方法测量线宽,当使用30 km单模光纤延迟线时,测量得到激光器的3 dB线宽为4.0 kHz。     

半导体激光列阵慢轴准直和聚焦特性

采用2块柱面透镜组成的望远镜系统对一个输出功率300 W的大功率半导体激光堆栈慢轴进行准直和聚焦,此堆栈由5个输出功率为60 W的列阵堆叠组成,中心波长808 nm.测量了由不同焦距的柱面透镜组合的光路聚焦后的腰斑直径,比较了柱面透镜的面型参数对腰斑直径的影响.使用Zemax软件模拟了光路,分析了系统的像差.在准直镜焦距f1=200 mm,聚焦镜焦距f2=100 mm时,光斑功率密度为3.05 kW/cm2.在316L不锈钢的辐照实验中,材料表面出现蒸发沟槽,熔化区深宽比约为0.5.     

利用自泵浦相位共轭镜改善半导体激光光束质量

通过介绍自泵浦相位共轭镜的工作原理,针对影响共轭效率的参数进行了讨论,列举了采用自泵浦相位共轭镜改善激光列阵光束输出质量的多种常用实验方案,并总结了这些方案的优缺点.在此基础上提出了一种提高相位共轭镜能量利用率的晶体结构配置方式.利用双四波混频作用区理论分析了该配置方式的合理性,并把这种配置方式引入到自泵浦相位共轭镜中,对整个利用自泵浦相位共轭镜的半导体激光器列阵实验方案进行了改进,从而显著提高了入射光束能量的利用率.