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半导体激光光束的特性及其耦合技术

半导体激光器已经成为现代光电系统和光子系统中不可取代的重要部分。在设计这些光学系统中,研究半导体激光器的辐射特性是评价系统耦合效率的必要前提。由于半导体激光器的辐射特性取决于其内部结构,因此,本文首先应用光波导理论,求得了不同波导结构的半导体激光器中的模式光场分布。随着制作工艺和封装技术的发展,光电系统和光子系统的尺寸越来越小,半导体激光辐射的远场模型不再适合其近场特性的分析;而且,半导体激光器可以作为近场虚拟光探针,应用于近场光学高密度存储、纳米光刻、近场光学成像以及光谱探测等领域。因此,本文利用平面波角谱理论分析了半导体激光器的近场特性,并建立了半导体激光近场的一维模型。光束质量因子M~2已经被广泛的应用,并作为评价激光光束的质量的标准。本文基于非傍轴二阶矩理论,全面的分析了半导体激光光束的光束质量因子M~2,并计算了不同波导结构的半导体激光光束的质量因子,给出其精确的解析表达式。本文还通过实验测量了InGaAs/AlGaA  (本文共123页) 本文目录 | 阅读全文>>

长春理工大学
长春理工大学

光学耦合模块的光束特性与表征

近年来,大功率半导体激光器的研究和应用出现了快速发展的趋势,但由于半导体激光器结构的特点,其输出光束发散角很大,光斑有较大的椭圆度。采用光纤的方法有效地解决这一问题,因此,研究光纤耦合模块光束特性的测量及表征问题变得十分重要。论文从激光的光束质量特点出发,研究激光光束质量的决定因素,以及激光光束质量的描述方法及传播的表述理论出发,对激光光束从理论上加以认识。从半导体激光器与光纤耦合方法出发,研究半导体激光器光纤耦合模块的光束特性的提高所依赖的条件,得出半导体激光器光纤耦合模块的光束质量的提高是以半导体激光器与光纤所用的耦合光学系统所决定的,是受半导体激光器与光纤的耦合效率所制约的结论。在实验方面,使用光束剖面与传播测量仪对实际的半导体激光器耦合模块进行测量,对耦合前后的光束质量进行了比较和分析。  (本文共44页) 本文目录 | 阅读全文>>

河南大学
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半导体激光器与铲形光纤耦合技术研究

随着光纤技术的发展,光纤的应用范围愈来愈广泛。特别是光通信方面,光纤已成为最重要的传输介质。半导体激光器具有体积小、寿命长、电光转换效率高、调制方便、可集成等优点,在光通信中得到了广泛的应用。但半导体激光器的有源区面积很小,其光束发散角很大,快轴方向一般为30°~40°,在与光纤耦合时要对激光光束进行准直及整形来提高光束质量及耦合效率。为了提高耦合失容度和减少调试、安装的困难,常用光纤微透镜来减少光束的发散角和增大光纤的数值孔径。随着大功率激光器的研制成功和推广应用,光纤输出光束的质量制约着激光器的应用。目前对光纤耦合系统的失容度的研究较少,而且大多集中在国防、军工等方面,因此对大功率半导体激光器光纤耦合系统的失容度问题具有现实意义。通过对国内外各种铲形光纤技术的调研和比较,主要进行了以下几项工作:1.介绍了LD的结构和远场模式以及光纤传输光的基本理论,阐述了激光束的整形方法和提高光纤数值孔径的方法。总结了国内外光纤耦合器的产品...  (本文共82页) 本文目录 | 阅读全文>>

长春理工大学
长春理工大学

半导体激光器的光束特性和耦合系统设计

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,...  (本文共52页) 本文目录 | 阅读全文>>

《中国无线电电子学文摘》2009年05期
中国无线电电子学文摘

光电子技术

O432009050315利用可变形镜进行像差校正研究/魏伟,胡晓云,谢永军(西北大学物理学系)//光子学报.―2009,38(5).―1163~1166.利用可变形镜对光学系统某一视场角像差进行单独动态校正。系统中使用可变形镜将全视场内某一特定视场角的像差校正到衍射极限水平,该区域在整个视场内动态高速地改变来对视场内任意区域进行高分辨率成像。利用这种技术可实现光学系统的小型化、轻型化,减小系统的体积,同时由于实现变分辨率成像,数据量大大减少,降低了数据传输对带宽的要求。图10表1参8O432009050316含多个非球面大视场卡塞格林系统光学设计/钱义先,梁伟,高晓东(中国科学院光电技术研究所)//光子学报.―2009,38(4).―896~899.基于Ritchey-Chretien系统,采用CODEV软件设计了具有4个非球面(包含2个高次非球面)的折反式光学系统。系统焦距为880mm,F数为5.6,波段0.43~0.7μm...  (本文共35页) 阅读全文>>

北京工业大学
北京工业大学

传导热沉半导体激光光纤耦合泵浦模块的理论与实验研究

大功率光纤激光器以其卓越的光束质量、超大的光功率密度、高转换效率、体积小、结构紧凑、易于调制、使用简便以及免于维护等显著特点,已逐步替代固体和气体激光器广泛应用于军事、工业加工、医疗和空间通信等领域。然而,这项技术在未来能否有更大的应用发展空间,却受限于结构紧凑、成本低廉、高亮度和高稳定性的光纤耦合半导体激光泵浦源技术的发展。本文以大功率光纤激光器以及光纤耦合的半导体激光器在激光加工领域及其军事领域的应用为背景,以光纤耦合半导体激光泵浦源模块为主要研究对象,以提高光纤耦合半导体激光泵浦源模块的亮度为主要目的,在对国内外技术路线调研的基础上,采取传导热沉封装半导体激光阵列光纤耦合方法,实现光纤耦合半导体激光泵浦源模块的高亮度输出。本文为了降低光纤耦合半导体激光泵浦源模块的成本,对大功率半导体激光阵列封装技术进行了大量实验研究,总结了大功率半导体激光阵列封装的关键技术问题,并简要介绍了封装流程,最后对自主封装的激光器进行了参数测试。...  (本文共67页) 本文目录 | 阅读全文>>