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题名:
消像散高亮度光纤耦合半导体激光器列阵研究
作者: 杨欢
学位类别: 硕士
答辩日期: 2006-06-16
授予单位: 中国科学院光电技术研究所
授予地点: 光电技术研究所
导师: 周崇喜
关键词: 半导体激光 ; 半导体激光器列阵 ; 像散 ; 高亮度 ; 光束整形 ; 光参数积 ; 光纤耦合
学位专业: 光学
中文摘要: 半导体激光器(Laser Diode, LD)自发明以来,被广泛的应用于能量型激光应用领域,如二极管泵浦全固态激光器(Diode Pumped Solid-State Laser,DPSSL)和光纤激光器、材料处理等。在这些应用场合均需要高亮度的光纤输出,但由于LD列阵发光的特殊性(大发散角、高度像散),将高功率LD光束耦合进入小芯径、小数值孔径的光纤成为难题,本文从光束整形方法、误差分析、系统集成等几个方面,对条阵半导体激光器进行光束变换实现高亮度的光纤耦合开展了深入的研究工作。 在考查高功率LD列阵的结构和输出特点的基础上,采用光束变换理论对消除半导体激光的像散及提高光纤输出激光的亮度进行了分析。本文首先对条阵半导体激光光束质量进行分析和理论计算,采用光参数积匹配原理确定了整个光纤耦合光学系统的结构形式,然后对系统中快、慢轴准直进行了误差分析和优化,在比较各种光束整形方法基础上,为了解决光束整形过程中的能量损失、死区引入等问题,采用双平面反射镜对准直半导体光束进行整形,详细分析了双平面镜整形技术的优缺点,推导出了能够实现任意次数光束整形的双平面反射整形器结构表达式。 在讨论了各单元技术后,设计了将条阵半导体激光耦合进入小芯径、小数值孔径的光纤耦合系统,利用光学分析软件对光学系统进行分析和跟踪,搭建了相应的实验系统,成功地将输出功率为37.3W的条阵半导体激光器耦合进入芯径200μm,数值孔径为0.22的光纤中,耦合效率接近50%,输出亮度达3.7×105W/(cm2.str)。并在此基础上辅以机械机构,使其成为可以实际应用的高亮度光纤耦合模块。 本文最后还就实验结果进行了详细分析,借助于光学软件和工程经验,对光纤耦合系统中的关键单元给出了误差范围,并导出了相应公式,为以后的半导体光学系统装调工作提供了有益的参考。
语种: 中文
内容类型: 学位论文
URI标识: http://ir.ioe.ac.cn/handle/181551/172
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杨欢. 消像散高亮度光纤耦合半导体激光器列阵研究[D]. 光电技术研究所. 中国科学院光电技术研究所. 2006.
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