基于平行光栅反射镜对的半导体激光合束系统的研究

发布时间：2024-05-19 18:12

　　由于高功率半导体激光器具有能量转换效率高、稳定性好、工作寿命长、体积小等优异的特性,已经被广泛地用于固态激光器泵浦源、金属表面改性、焊接加工等领域。本文对传统的单光栅光谱合束结构进行改进,提出并设计了一种基于平行光栅-反射镜对结构的光谱合束系统。通过后置一个与透射光栅平行的全反镜让合束光束两次透过光栅进行衍射,实现了合束单元间光谱间隔的压缩。搭建了半导体激光器外腔光谱合束实验平台,将单光栅合束结构与平行光栅-反射镜对合束结构二者的输出光谱进行对比。在相同系统参数的情况下,一个3管阵列与一个5管阵列在单光栅光谱合束结构下的光谱间隔分别为4.36 nm与4.69 nm,而同样的阵列在平行光栅反射镜对的结构下测量的光谱间隔分别为2.15 nm与2.35 nm,验证了平行光栅与反射镜对的结构相较于传统结构能够实现光谱间隔压缩一半,可以在相同输出谱线宽度的范围内成倍增加发射单元的数量,大大提高输出功率密度。

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【部分图文】：

图1基于单光栅的光谱合束系统

本文对传统的单光栅系统进行一定的改进,提出一种基于平行光栅-反射镜对的光谱合束结构,其示意图如图2所示。与传统单光栅结构相比,其改进体现在一个与光栅平行放置的全反镜。变换透镜与光栅之间的距离小于一个焦距的长度,对于中心光束而言,经过光栅的第一次衍射之后,会以同样的Littrow角....

图2基于平行光栅反射镜对的光谱合束系统

图1基于单光栅的光谱合束系统2实验平台

图3SBC合束实验平台示意图

如图3所示,搭建一个基于单光栅SBC系统与平行光栅-反射镜对SBC系统的实验平台,进行对比实验。所使用的半导体激光阵列是来自DILAS公司的传导冷却单bar条,中心波长标称808nm,中心波长容差±3nm,总的发射极数量为40个,发射极分布周期为250μm,为了方便我们通过....

图43发射极与5发射极在单光栅SBC系统下的输出光谱

平行光栅-反射镜对结构的输出光谱如图5所示,对于3发射极,其光谱间隔为2.15nm,对于5发射极,其光谱间隔为2.35nm,与计算所得理论值2.06nm较为接近。对比两组数据可以发现,平行光栅-反射镜对结构SBC系统可以将光谱间隔减小一半,验证了我们之前的分析与设想。图5(....

本文编号：3978272