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基于平面光波导注入锁定技术的分布式反馈激光器阵列相干合束光源

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中国激光 2023年第19期50卷 53-60页

作者：章郑豪魏芳武慧敏苏庆帅陈晨叶青蔡海文中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息传输与探测技术重点实验室上海201800 中国科学院大学北京100049 张江实验室上海201210

面向芯片化空间激光通信、激光雷达等应用对高功率激光光源的需求,笔者将注入锁定到同一种子光的分布式反馈激光器(DFB激光器)阵列通过平面波导耦合器进行相干合束,解决了单个DFB激光器功率受限的问题。为了研究基于注入锁定技术的DFB... 详细信息

面向芯片化空间激光通信、激光雷达等应用对高功率激光光源的需求,笔者将注入锁定到同一种子光的分布式反馈激光器(DFB激光器)阵列通过平面波导耦合器进行相干合束,解决了单个DFB激光器功率受限的问题。为了研究基于注入锁定技术的DFB激光器阵列的相干合束效果,测量了不同数目的注入锁定激光器在相干合束前后的光功率、相位噪声、相对强度噪声,通过计算得到2、3、4个DFB激光器的合束效率分别为91.6%、87.8%、78.3%,实现了相对于单个激光器的光功率放大,同时通过理论分析和实验研究了相干合束对相位噪声及相对强度噪声的影响。

关键词：激光器注入锁定相干合束相位噪声相对强度噪声

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二维激光阵列逆达曼光栅相干合束理论研究

光学学报 2011年第12期31卷 26-32页

作者：李兵闫爱民吕笑宇孙建锋刘立人中国科学院上海光学精密机械研究所中国科学院空间激光通信及检测技术重点实验室上海201800

采用逆达曼光栅及相位补偿原理将多束锁相相干的阵列激光合成为远场单一主瓣光束是一种实现高功率和高亮度相干合束的技术方案。以5×5和32×32二维相干激光阵列为例进行了理论模拟分析,同时分析了逆达曼光栅相干合束实验中相位板相位... 详细信息

采用逆达曼光栅及相位补偿原理将多束锁相相干的阵列激光合成为远场单一主瓣光束是一种实现高功率和高亮度相干合束的技术方案。以5×5和32×32二维相干激光阵列为例进行了理论模拟分析,同时分析了逆达曼光栅相干合束实验中相位板相位误差、逆达曼光栅对准误差和放置角度误差对合束效率的影响。理论分析及数值模拟计算结果表明,逆达曼光栅可用于相干激光阵列合束,但误差对相干激光阵列合束效率有较大的影响。因此,在实验中乃至发展基于逆达曼光栅的高功率激光器系统时,需要减小相位补偿板的相位加工误差,精密调节逆达曼光栅的位置,以减小误差对于合束效率的影响。

关键词：光栅相干光学相干合束合束效率逆达曼光栅误差分析

二维固体激光阵列逆达曼光栅相干合束技术模拟研究

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光学学报 2012年第11期32卷 278-283页

作者：李兵闫爱民戴恩文吕笑宇职亚楠孙建锋刘立人中科院上海光学精密机械研究所中国科学院空间激光通信及检测技术重点实验室上海201800

采用逆达曼光栅将二维锁相相干的激光阵列进行相干合束并进行孔径装填是获得远场单一主瓣大功率高光束质量激光输出的一种有效技术方案,将其应用于大尺寸5×5固体激光相干阵列相干合束中,并进行了固体激光阵列合束孔径装填的理论分析和... 详细信息

采用逆达曼光栅将二维锁相相干的激光阵列进行相干合束并进行孔径装填是获得远场单一主瓣大功率高光束质量激光输出的一种有效技术方案,将其应用于大尺寸5×5固体激光相干阵列相干合束中,并进行了固体激光阵列合束孔径装填的理论分析和原理性验证实验,测量了系统的实际合束效率,同时进行了后焦面逆达曼光栅的加工和放置误差对合束效率影响的详细分析。实验结果表明,逆达曼光栅用于固体激光阵列相干合束是一种有效的技术方案,且可以通过调节光栅周期和傅里叶透镜焦距来适应系统对激光阵列占空比的要求。这对于开发基于逆达曼光栅相干合束的高功率高光质量的全固态激光系统具有重要的意义。

关键词：激光光学相干合束逆达曼光栅固体激光器实验分析

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半导体激光器相干合束技术(特邀)

激光与光电子学进展 2024年第1期61卷 244-255页

作者：张超林学春赵鹏飞董智勇汪楠杨盈莹于海娟中国科学院半导体研究所全固态光源实验室北京100083 中国科学院大学材料科学与光电技术学院北京101407

大功率高光束质量半导体激光器在激光加工、激光通信、科学研究等方面有着广泛的应用,提高半导体激光器的功率和光束质量一直都是国际的研究前沿和学科热点。合束技术是提高半导体激光器输出功率最简单有效的方法。非相干合束技术提高... 详细信息

大功率高光束质量半导体激光器在激光加工、激光通信、科学研究等方面有着广泛的应用,提高半导体激光器的功率和光束质量一直都是国际的研究前沿和学科热点。合束技术是提高半导体激光器输出功率最简单有效的方法。非相干合束技术提高输出功率往往以损失空间、偏振或光谱特性为代价,在对光束特性要求不高的场合应用较为成熟。相干合束技术在提高半导体激光器输出功率的同时还能提高光束质量、压窄频谱宽度,是高亮度窄线宽半导体激光技术发展的重要方向。本文简述了相干合束技术的原理及要求,从锁相技术出发,综述了半导体激光器相干合束技术近年来的发展现状,总结了主动锁相和被动锁相的优缺点,主动锁相技术采用主振荡放大结构通过相位负反馈技术实现锁相,在合束单元数量上具有优势,能获得大功率相干输出,但结构较为复杂。被动锁相技术结构简单,一般通过外腔的衍射效应或者共腔技术实现单元间的相位锁定,具备自组织锁相特点,但不易获得高功率输出。最后对半导体激光器相干合束技术的未来发展进行了展望。

关键词：相干合束半导体激光器锁相高光束质量高功率

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半导体激光器相干合束技术

激光与光电子学进展 2024年

作者：张超赵鹏飞董智勇汪楠杨盈莹于海娟林学春中国科学院半导体研究所全固态光源实验室中国科学院大学材料科学与光电技术学院

大功率高光束质量半导体激光器在激光加工、激光通信、科学研究等方面有着广泛的应用，提高半导体激光器的功率和光束质量一直都是国际的研究前沿和学科热点。合束技术是提高半导体激光器输出功率最简单有效的方法。非相干合束技术提高... 详细信息

大功率高光束质量半导体激光器在激光加工、激光通信、科学研究等方面有着广泛的应用，提高半导体激光器的功率和光束质量一直都是国际的研究前沿和学科热点。合束技术是提高半导体激光器输出功率最简单有效的方法。非相干合束技术提高输出功率往往以损失空间、偏振或光谱特性为代价，在对光束特性要求不高的场合应用较为成熟。相干合束技术在提高半导体激光器输出功率的同时还能改善光束质量、压窄频谱宽度，是高亮度窄线宽半导体激光技术发展的重要方向。本文简述了相干合束技术的原理及要求，从锁相技术出发，综述了半导体激光器相干合束技术近年来的发展现状，总结了主动锁相和被动锁相的优缺点，主动锁相技术采用主振荡放大结构（MOPA）通过相位负反馈技术实现锁相，在合束单元数量上具有优势，能获得大功率相干输出，但结构较为复杂。被动锁相技术结构简单，一般通过外腔的衍射效应或者共腔技术实现单元间的相位锁定，具备自组织锁相特点，但不易获得高功率输出。最后对半导体激光器相干合束技术的未来发展进行了展望。

关键词：相干合束半导体激光器锁相高光束质量高功率

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光纤激光器空间相干合束远场特性分析

量子电子学报 2009年第4期26卷 417-420页

作者：高昆许立新王安廷明海刘洋王小兵程勇中国科学技术大学物理系光子技术研究所安徽合肥230026 武汉军械士官学校光电技术研究所湖北武汉430075

基于Fraunhofer标量衍射理论,计算了按圆周形排列的6束光纤激光相干合束的远场光强分布,并对其能量集中程度进行了讨论。分析表明合成光束的远场光强分布可等效于若干平面波干涉结果与单束衍射包络之积,当单元激光器所排列的圆周直径在... 详细信息

基于Fraunhofer标量衍射理论,计算了按圆周形排列的6束光纤激光相干合束的远场光强分布,并对其能量集中程度进行了讨论。分析表明合成光束的远场光强分布可等效于若干平面波干涉结果与单束衍射包络之积,当单元激光器所排列的圆周直径在5倍单元激光束腰宽度以下的时候,合成光束将有超过90%的能量落在单元光束的86.5%能量圆以内。结论指出适当选择单元激光器的排列间距可以控制能量的集中程度,甚至使合成光束的能量集中度优于原单元激光器产生的高斯光束。

关键词：激光技术相干合束标量衍射模型能量集中度光束质量

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相位随机涨落对相干合束条纹对比度的影响

激光技术 2010年第4期34卷 475-477,505页

作者：李松柏窦汝海史晓刚陈建国四川大学电子信息学院成都610064 长江师范学院物理学及电子信息工程系涪陵408100

为了研究相位波动对相干合束远场特性的影响,采用傅里叶光学方法和各态历经假说,进行了相干合束远场干涉条纹对比度的理论分析,得到了相干条纹对比度的解析表达式,并数值分析了相位随机涨落对远场干涉条纹对比度的影响。结果表明,相干... 详细信息

为了研究相位波动对相干合束远场特性的影响,采用傅里叶光学方法和各态历经假说,进行了相干合束远场干涉条纹对比度的理论分析,得到了相干条纹对比度的解析表达式,并数值分析了相位随机涨落对远场干涉条纹对比度的影响。结果表明,相干合束的远场干涉条纹对比度随η的增加而增加,随相位差均方根δφ的增加而减小;在给定η和δφ的情况下,参与相干合束的激光场的个数越多,远场干涉条纹对比度越大。这一结果对理解相干合成的特性具有一定的参考价值。

关键词：傅里叶光学与光信号处理对比度各态历经假说相干合束

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光学参数对激光阵列相干合束远场特性的影响

光学技术 2010年第2期36卷 256-259页

作者：李松柏长江师范学院物理学及电子信息工程系重庆408100

利用傅里叶光学方法,获得了相干合束远场光强的解析表达式,讨论了相位、振幅和发光单元数目等光学参数对远场光束质量的影响。研究结果表明：随着参与合束的发光单元数目的增加,尖峰变锐;同相模的光能集中在更小的立体角内,使得相干合... 详细信息

利用傅里叶光学方法,获得了相干合束远场光强的解析表达式,讨论了相位、振幅和发光单元数目等光学参数对远场光束质量的影响。研究结果表明：随着参与合束的发光单元数目的增加,尖峰变锐;同相模的光能集中在更小的立体角内,使得相干合束的亮度增加;异相模的光束能量较为分散,其峰值光强有所降低;随着振幅比β的减少,相干合束远场光强的峰值相对变化率增加,远场光强分布出现了本底现象,远场干涉条纹对比度降低。

关键词：傅里叶光学相干合束光学参数远场光束特性

“smile”对一维分布光源相干合束的影响

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激光杂志 2009年第1期30卷 11-12页

作者：荆帅窦汝海史晓刚陈建国四川大学光电系成都610064

利用傅立叶方法导出的相干光束合成的远场表达式,讨论了一维锁相二极管激光列阵的相干合成远场。对发光单元数目分别为5、9、19列阵的同相模的远场光强分布进行了计算。以19个发光单元线阵为例,讨论了存在"smile"时DLA的远场特征,研究表... 详细信息

利用傅立叶方法导出的相干光束合成的远场表达式,讨论了一维锁相二极管激光列阵的相干合成远场。对发光单元数目分别为5、9、19列阵的同相模的远场光强分布进行了计算。以19个发光单元线阵为例,讨论了存在"smile"时DLA的远场特征,研究表明:"smile"对已经具有相干性的多光束合成场远场光强的分布并无严重的影响。

关键词：傅立叶光学远场相干合束 “smile”