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半导体激光阵列合束技术的研究

装备制造技术 2013年第12期 115-117页

作者：梁丹华孙华燕樊桂花李迎春周玢装备指挥技术学院光电装备系北京101416

综述了几种典型的半导体激光阵列合束方法,介绍了近年来半导体激光光束合成的最新进展,分析了各种合成方法的技术特点,总结了半导体激光阵列合束技术的发展趋势。研究发现光谱合束技术的输出光束光强分布不随阵列单元数而变化,且在远场... 详细信息

综述了几种典型的半导体激光阵列合束方法,介绍了近年来半导体激光光束合成的最新进展,分析了各种合成方法的技术特点,总结了半导体激光阵列合束技术的发展趋势。研究发现光谱合束技术的输出光束光强分布不随阵列单元数而变化,且在远场和近场均能保持较好的叠加,大大提高了远场光束的亮度,有望成为未来半导体激光光束合成的重要发展方向。

关键词：激光技术半导体激光阵列合束技术

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三波长合束单管激光器光纤耦合模块设计

发光学报 2018年第3期39卷 337-342页

作者：刘翠翠王鑫井红旗吴霞王翠鸾马骁宇中国科学院半导体研究所北京100083 中国科学院大学北京100049

为了研究以单管半导体激光器为基本单元的高功率、高亮度波长合束光纤耦合模块,设计出新型光纤激光器泵浦模块,基于ZEMAX光学设计软件等设计了一种由30支单管半导体激光器组成、可输出3种波长光束的光纤耦合模块。将经快慢轴整形、空间... 详细信息

为了研究以单管半导体激光器为基本单元的高功率、高亮度波长合束光纤耦合模块,设计出新型光纤激光器泵浦模块,基于ZEMAX光学设计软件等设计了一种由30支单管半导体激光器组成、可输出3种波长光束的光纤耦合模块。将经快慢轴整形、空间合束、波长合束、光路转向及聚焦的光束耦合进入芯径105μm、数值孔径0.22的普通光纤,最终得到尾纤输出端高于357.91 W的输出功率,光纤耦合效率为99.42%,光功率密度为27.24 MW/cm^2-stras。为了验证模块的实际操作的可行性,分析了光纤端面法线与入射光束之间的夹角对耦合效率的影响,结果显示该夹角对模块的耦合效率影响较小。同时,应用ANSYS软件对模块散热情况的分析结果可知,模块散热性能良好。故该模块各项性能良好,可靠性较高,实现了高功率、高亮度、多波长的多单管半导体激光器光纤耦合模块的设计目的。

关键词：半导体激光器光纤耦合合束技术 ZEMAX

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高亮度蓝光半导体激光器光纤耦合技术

光电工程 2021年第5期48卷 46-53页

作者：段程芮赵鹏飞王旭葆林学春北京工业大学材料与制造学部激光工程研究院北京100124 中国科学院半导体研究所全固态光源实验室北京100083

随着蓝光半导体激光器的发展和应用范围的拓宽,利用合束技术来获得高亮度的蓝光光源已经成为研究的热点。为了获取高亮度的蓝光输出,本文应用光学设计软件进行模拟仿真,将48只波长为450 nm、输出功率为3.5 W的单管半导体激光器通过快慢... 详细信息

随着蓝光半导体激光器的发展和应用范围的拓宽,利用合束技术来获得高亮度的蓝光光源已经成为研究的热点。为了获取高亮度的蓝光输出,本文应用光学设计软件进行模拟仿真,将48只波长为450 nm、输出功率为3.5 W的单管半导体激光器通过快慢轴准直和空间合束,聚焦耦合进105μm/0.22NA的光纤中,可获得功率为144.7 W、亮度为11 MW/(cm^(2)·str)的蓝光输出,耦合效率为93.78%,整体系统的光-光转换效率为86.13%。

关键词：蓝光高亮度光纤耦合合束技术

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高功率半导体激光整形及光纤耦合系统设计

高功率半导体激光整形及光纤耦合系统设计

作者：于贺长春理工大学

学位级别：硕士

由于半导体激光器与其他激光器相比具有体积小,寿命长,电-光转化效率高,可靠性强等优点在近年来得到广泛应用。但是由于半导体激光器自身有源层结构的特点,其输出光束在二维方向上对称性很差,快慢轴方向上的发散角和发光宽度都有较大差... 详细信息

由于半导体激光器与其他激光器相比具有体积小,寿命长,电-光转化效率高,可靠性强等优点在近年来得到广泛应用。但是由于半导体激光器自身有源层结构的特点,其输出光束在二维方向上对称性很差,快慢轴方向上的发散角和发光宽度都有较大差异,从而导致快慢轴光束质量差别较大,对直接应用半导体激光器造成了限制。因此研制高效的光束整形系统匀化光束质量进行光纤耦合,从光纤中输出的高亮度,高光束质量的激光具有极大意义,并且光纤耦合模块已逐步应用于工业加工,激光泵浦,生物医学,光纤通信等各个方面。本论文研究的是针对mini巴条在快轴方向叠加起来的叠阵做为光源,对光纤耦合输出半导体激光器的已报导的研究方法进行调研分析,设计紧凑的光束整形系统,利用偏振合束和波长合束技术提高光纤耦合设计系统的功率,获得大功率激光输出,本论文的主要研究内容可划分为以下几个方面。(1)本论文从半导体激光器的光束准直到光束整形与合束技术等方面进行了论述,介绍了准直、整形与合束的方式方法。(2)本文光纤耦合系统的光源采用由mini巴条组成的半导体激光叠阵,利用压缩、旋转重排的方法,设计中空梯形棱镜和平行四边形平板压缩光束棱镜去压窄光宽提高光束质量,然后用直角棱镜进行旋转重排实现快慢轴光束质量的匀化,将8个mini巴条组成的叠阵耦合进芯径为200μm,数值孔径为0.22的光纤中。(3)为了进一步简化光束整形系统,设计一镜式压缩光束的梯形棱镜,此棱镜是由5个四边形棱镜拼接而成,利用光束全内反射作用,将半导体激光叠阵发出光束均匀地压缩在快轴方向上,实现光束质量的提高。(4)为了提高光纤耦合输出功率,并针对以往合束技术进行改善,设计阶梯偏振合束镜,将偏振合束和光束整形相结合,实现光束整形的同时将功率加倍。为了获得高功率光纤耦合输出,将波长合束和偏振合束相结合,用8组半导体激光叠阵(波长分别为808,880,938和980nm)先进行波长合束再进行偏振合束,在光束质量不变的情况下将功率提高原来的8倍,设置高透膜、高反膜,输出功率2253.5W,光-光转化效率88%。

关键词：光纤耦合光束整形合束技术半导体激光器

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半导体激光器的光束特性和耦合系统设计

半导体激光器的光束特性和耦合系统设计

作者：张林长春理工大学

学位级别：硕士

半导体激光器由于其体积小、寿命长等优点,近几年被广泛用于激光器泵浦光源、军事、工业及民生等领域。但半导体激光器由于本身结构的限制,其输出光束质量不好,不能直接应用,所以研究半导体激光器的整形和耦合技术得到了人们的关注,并... 详细信息

半导体激光器由于其体积小、寿命长等优点,近几年被广泛用于激光器泵浦光源、军事、工业及民生等领域。但半导体激光器由于本身结构的限制,其输出光束质量不好,不能直接应用,所以研究半导体激光器的整形和耦合技术得到了人们的关注,并且由于其输出能量低,怎样能过半导体激光器输出大功率的能量也成为一个热点问题。我们通过半导体激光器合束及列阵等方法增加其输出能量,并通过光纤传输能得到均匀的光斑;光纤还对光路能随意改变方向,能把半导体激光器的能量传输到需要的地点。本文在半导体激光器的结构基础上,分析了半导体激光器的光束特性,并基于ZEMAX设计了半导体激光器光源;采用柱透镜对单管芯进行准直,准直效率95%左右,并分析了单管芯准直调整带来的误差及校正方法;为了增加半导体激光器的输出能量并得到良好的光束质量,本文设计了波长合束系统,对980nm和808nm半导体激光器进行波长合束,并对合束后的光束通过聚焦透镜耦合进直径200数值孔径0.22的多模光纤,自行设计了耦合聚焦透镜,耦合效率为78%～82%。

关键词：半导体激光光纤耦合光束特性合束技术

915 nm半导体激光器的光纤耦合优化研究

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工业技术与职业教育 2022年第5期20卷 15-18页

作者：岳鹏远高欣长春理工大学理学院吉林长春130022 长春理工大学吉林长春130022 长春理工大学高功率半导体激光国家重点实验室吉林长春130022

为了提高半导体激光器光纤耦合系统精度,基于半导体激光器光纤耦合装置对波长为915 nm的激光进行耦合成为研究对象,对快慢轴准直部分进行了优化改进,将三支半导体激光器经耦合装置耦合进105μm(NA为0.22)多模光纤中,相较于主流的耦合装... 详细信息

为了提高半导体激光器光纤耦合系统精度,基于半导体激光器光纤耦合装置对波长为915 nm的激光进行耦合成为研究对象,对快慢轴准直部分进行了优化改进,将三支半导体激光器经耦合装置耦合进105μm(NA为0.22)多模光纤中,相较于主流的耦合装置,功率有所提高,可获得功率为2.59 W,亮度为11.2 MW/(cm^(2)·str),实现了耦合效率为86.3%。

关键词： 915nm半导体激光器快慢轴准直光纤耦合 ZEMAX仿真合束技术