高功率半导体激光整形及光纤耦合系统设计
发布时间：2021-11-05 17:42
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...
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
单管结构及其封装形式
单管激光器输出的功率都比较小，一般为几瓦左右。a) b) c)图 1.1 单管结构及其封装形式a)单管结构 b）C-mount 封装 c）F-mount 封装一维线阵，其发展的基础为单元列阵，这种半导体激光器通常被称为巴条，巴条是将多个发光单元周期性地一起生长在衬底上的激光器。目前，常规的巴条包含 19个发光单元，各发光单元互不相干，发光单元周期一般为 500μm，总长为 1cm，也被称为 cm-bar。与单管相比，巴条能提供更高的输出功率，功率可达几十瓦，其冷却方式一般也为传导冷却。
a) b) c)图 1.3 二维阵列结构及其封装形式a）叠阵结构 b）垂直叠阵 c）水平结构1.1.3 半导体激光器的优缺点半导体激光器与其他种类激光器相比有着不可比拟的优势[4-5]:电-光转化效率高：半导体激光器属于直接电-光转化器件，转化效率在自发辐射和非辐射复合等条件下会受到一定影响，但是仍然比较高，普遍能达到 50%至 70%。寿命长：半导体激光器工作性能稳定，在其不间断使用条件下可以工作几万小时。具有大范围波长的输出：通过对半导体激光器有源区组分进行调整，可输出从可见光到远红外光的波段。能够实现直接电调制：半导体激光器是一种用电泵浦就能产生激光的一种激光器，通过调制注入的电流从而实现对激光参数的调制，不用其他激光器泵浦半导体激光器而产生激光。集成度高、体积小、成本低等重多优势，半导体激光器具有很小的芯片，即使高
【参考文献】：
期刊论文
[1]高亮度半导体激光器的研制[J]. 王英顺,任永学,安振峰. 红外与激光工程. 2016(S2)
[2]基于mini-bar的千瓦级光纤耦合模块[J]. 杜洋,高欣,许留洋,王胜楠,乔忠良,张晶,薄报学. 发光学报. 2014(11)
[3]三波长合束高亮度半导体激光光源[J]. 张俊,彭航宇,刘云,秦莉,单肖楠,王立军. 中国激光. 2013(04)
[4]百瓦级高亮度光纤耦合半导体激光模块的研制[J]. 郝明明,朱洪波,秦莉,宁永强,刘云,张志军,王立军. 发光学报. 2012(06)
[5]激光加工用半导体激光器的光束变换[J]. 刘友强,曹银花,潘飞,高静,秦文斌,刘世光,王智勇. 光学精密工程. 2012(03)
[6]多线阵半导体激光器的单光纤耦合输出[J]. 高欣,薄报学,乔忠良,芦鹏,王玉霞,李辉,曲轶. 光子学报. 2010(07)
[7]In-phase output beam from broad-area diode array using Talbot cavity[J]. 赵鹏飞,李强,郭渭荣,刘波,左铁钏. Chinese Optics Letters. 2007(05)
[8]半导体激光器在医疗上的应用及其前景展望[J]. 苏华,李守春,王立军. 应用激光. 2006(02)
[9]二极管激光阵列在Talbot外腔中同相模的选择[J]. 王克俊,李强,郭渭荣,赵鹏飞,左铁钏. 强激光与粒子束. 2006(02)
[10]激光二极管的自聚焦透镜耦合理论与设计[J]. 张彪,陈檬,李港. 激光与红外. 2005(09)
博士论文
[1]大功率半导体激光器单管合束及光纤耦合的研究[D]. 朱洪波.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2012
[2]大功率半导体激光光束整形及合束研究[D]. 彭航宇.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2011
[3]大功率半导体激光器列阵的热特性研究[D]. 王烨.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2010
[4]半导体激光器光束传输特性研究[D]. 徐强.西安电子科技大学 2007
硕士论文
[1]kW级光纤耦合输出半导体激光器研究[D]. 武玉龙.长春理工大学 2017
[2]单管半导体激光器光纤耦合技术研究[D]. 虞天成.苏州大学 2015
[3]基于多巴条半导体激光器的光束整形和光纤耦合技术研究[D]. 黄志华.中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所） 2014
本文编号：3478234
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
单管结构及其封装形式
单管激光器输出的功率都比较小，一般为几瓦左右。a) b) c)图 1.1 单管结构及其封装形式a)单管结构 b）C-mount 封装 c）F-mount 封装一维线阵，其发展的基础为单元列阵，这种半导体激光器通常被称为巴条，巴条是将多个发光单元周期性地一起生长在衬底上的激光器。目前，常规的巴条包含 19个发光单元，各发光单元互不相干，发光单元周期一般为 500μm，总长为 1cm，也被称为 cm-bar。与单管相比，巴条能提供更高的输出功率，功率可达几十瓦，其冷却方式一般也为传导冷却。
a) b) c)图 1.3 二维阵列结构及其封装形式a）叠阵结构 b）垂直叠阵 c）水平结构1.1.3 半导体激光器的优缺点半导体激光器与其他种类激光器相比有着不可比拟的优势[4-5]:电-光转化效率高：半导体激光器属于直接电-光转化器件，转化效率在自发辐射和非辐射复合等条件下会受到一定影响，但是仍然比较高，普遍能达到 50%至 70%。寿命长：半导体激光器工作性能稳定，在其不间断使用条件下可以工作几万小时。具有大范围波长的输出：通过对半导体激光器有源区组分进行调整，可输出从可见光到远红外光的波段。能够实现直接电调制：半导体激光器是一种用电泵浦就能产生激光的一种激光器，通过调制注入的电流从而实现对激光参数的调制，不用其他激光器泵浦半导体激光器而产生激光。集成度高、体积小、成本低等重多优势，半导体激光器具有很小的芯片，即使高
【参考文献】：
期刊论文
[1]高亮度半导体激光器的研制[J]. 王英顺,任永学,安振峰. 红外与激光工程. 2016(S2)
[2]基于mini-bar的千瓦级光纤耦合模块[J]. 杜洋,高欣,许留洋,王胜楠,乔忠良,张晶,薄报学. 发光学报. 2014(11)
[3]三波长合束高亮度半导体激光光源[J]. 张俊,彭航宇,刘云,秦莉,单肖楠,王立军. 中国激光. 2013(04)
[4]百瓦级高亮度光纤耦合半导体激光模块的研制[J]. 郝明明,朱洪波,秦莉,宁永强,刘云,张志军,王立军. 发光学报. 2012(06)
[5]激光加工用半导体激光器的光束变换[J]. 刘友强,曹银花,潘飞,高静,秦文斌,刘世光,王智勇. 光学精密工程. 2012(03)
[6]多线阵半导体激光器的单光纤耦合输出[J]. 高欣,薄报学,乔忠良,芦鹏,王玉霞,李辉,曲轶. 光子学报. 2010(07)
[7]In-phase output beam from broad-area diode array using Talbot cavity[J]. 赵鹏飞,李强,郭渭荣,刘波,左铁钏. Chinese Optics Letters. 2007(05)
[8]半导体激光器在医疗上的应用及其前景展望[J]. 苏华,李守春,王立军. 应用激光. 2006(02)
[9]二极管激光阵列在Talbot外腔中同相模的选择[J]. 王克俊,李强,郭渭荣,赵鹏飞,左铁钏. 强激光与粒子束. 2006(02)
[10]激光二极管的自聚焦透镜耦合理论与设计[J]. 张彪,陈檬,李港. 激光与红外. 2005(09)
博士论文
[1]大功率半导体激光器单管合束及光纤耦合的研究[D]. 朱洪波.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2012
[2]大功率半导体激光光束整形及合束研究[D]. 彭航宇.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2011
[3]大功率半导体激光器列阵的热特性研究[D]. 王烨.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2010
[4]半导体激光器光束传输特性研究[D]. 徐强.西安电子科技大学 2007
硕士论文
[1]kW级光纤耦合输出半导体激光器研究[D]. 武玉龙.长春理工大学 2017
[2]单管半导体激光器光纤耦合技术研究[D]. 虞天成.苏州大学 2015
[3]基于多巴条半导体激光器的光束整形和光纤耦合技术研究[D]. 黄志华.中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所） 2014
本文编号：3478234
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