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半导体激光器与光纤高效耦合特性的研究

大功率半导体激光器(LD, laser diode)因体积小、功耗低、转换效率高而且价格便宜等其他类型的激光器所无法比拟的优势,应用领域越来越宽广,对社会、经济、国防和百姓日常生活影响越来越大。伴随研究和生产水平的不断提高,相信它的应用领域会越来越宽广,发展前途无限光明。大功率LD的许多应用领域和应用场合都涉及到与光纤的耦合,比如光通信系统中的光源和光纤放大器的泵浦源,医疗方面的激光手术,材料加工方面的焊接和热处理等等。因此根据激光器的特性研制高效、实用、可靠和廉价的耦合系统一直是一个研究的热点。大功率LD与光纤耦合的效率不高是由于两者的模场形式差异大造成的。前者的模场是非中心对称的椭圆形,后者为圆形。因此,提高大功率LD与光纤的耦合效率可以从LD和光纤两方面进行研究。在LD方面,减小或增加有源区的厚度,都可以减小激射光束的纵横比,改善LD光束的对称性。有多种途径实现LD光束特性的改善,其中采用多有源区隧道结级联大光腔结构的半导  (本文共170页) 本文目录 | 阅读全文>>

中南大学
中南大学

同轴型半导体激光器封装的耦合模型与规律研究

摘要:研究了光通信领域同轴型半导体激光器封装中的光耦合技术,对同轴型半导体激光器与单模光纤的耦合模型与规律进行了理论与实验研究。针对多种多样的耦合方式,选取了球透镜、拉锥球透镜光纤与柱状楔形透镜光纤等几种耦合方式进行了建模并对耦合特性做了详细分析。在此基础上,研究了具有特殊光学特性的自聚焦光纤,设计了基于自聚焦光纤的耦合系统。论文的研究为同轴型半导体激光器封装实现高效耦合提供了理论与技术指导,论文主要内容有:(1)分析了半导体激光器光束特性,引入高斯光束传播理论,以此为基础,建立了球透镜耦合模型,研究了球透镜耦合的特性,包括激光光束、球透镜参数、空间位置误差等因素对耦合效率的影响,设计了实用化的同轴型器件,其耦合效率为20%左右,通过对器件的实验研究获得了实际耦合特性,对理论模型与实验结果做了比较与分析。(2)分析了拉锥球透镜光纤和柱状楔形透镜光纤与半导体激光器耦合的技术,建立了两者与半导体激光器耦合的模型。得到了这两种耦合方式...  (本文共77页) 本文目录 | 阅读全文>>

山东大学
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激光器中的自调制及不稳定性研究

1960年,Theodore Maiman成功地演示了第一台红宝石固体激光器。与其他的普通光源相比,激光器可以辐射出在时域和空间相干度很高的光束。由于激光器所表现出来的优良特性,在随后的五十多年中,激光技术的研究及应用成为物理研究领域中热点之一。激光器的光谱从紫外光可以一直扩展至远红段波段。随着激光技术的发展,现今激光器的应用已经遍及光通讯、医学治疗、精密测量、国防工业等等。激光器是一个有着许多非线性效应的动力学系统,当受到外界环境的扰动或者系统本身的噪声因素的影响下,会从稳态变到不稳态(甚至混沌),从而表现出各种各样的动力学特性,偏离了人们设计激光器时的预期,人们称之为激光器的不稳定性,如:全固态拉曼激光器中的自锁模调制现象、拉曼晶体温度的变化对于全固态拉曼激光器稳定性的影响、半导体激光器中光反馈引起的暗脉冲现象、光纤激光器中调制不稳定性及光纤激光器的暗孤子现象。通过研究激光系统的不同特性表现,可以验证和分析各种物理模型,更好...  (本文共147页) 本文目录 | 阅读全文>>

山东大学
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双波长光参量振荡器及589nm拉曼黄光激光器的研究

非线性光学变频技术是获得新的、满足实际应用需求的激光波长的一种可靠方法,是目前光学领域的重要研究内容。在过去的几十年时间中,研究者们对各种非线性效应都进行了深入广泛的研究,例如,二阶非线性过程倍频、和频、差频、光参量振荡等,以及三阶非线性过程四波混频、受激拉曼散射、受激布里渊散射等。在诸多的非线性光学效应中,我们将目光集中在光参量振荡和受激拉曼散射两个方面,两者都是高效的非线性光学过程,都可以获得高功率激光输出。对于光参量振荡,我们将重点研究单谐振内腔式光参量振荡器的输出时间特性;对于受激拉曼散射,我们将重点关注基于晶体拉曼激光技术的钠导星激光的实现,钠导星激光在天文、国防领域有重要应用,是当前非线性光学的重要研究内容。本论文对被动调Q的内腔式Nd:Y3Al5O12(Nd:YAG)/KTiOAsO4(KTA)单谐振光参量振荡器(Optical Parametric Oscillator, OPO)进行实验研究,并通过基于速率方程...  (本文共108页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江大学
浙江大学

微纳光纤和半导体纳米线复合结构微激光器:制作及特性研究

基于ZnO、CdS、CdSe等半导体纳米线的激光器由于具有低阈值,容易制备和易于集成等优势,近年来引起了研究者的广泛关注。和氧化硅微纳光纤是绝缘介质材料相比,半导体纳米线既能传导光子,也能传输电子,广泛应用于电子学和光电子学器件。在半导体纳米线激光器的研究中,半导体纳米线不仅作为增益介质,而且是激光谐振腔的主体。由于纳米线直径较小和衬底的存在,在纳米线结构外面的倏逝波会从纳米线的边缘扩散出去或扩散到衬底中,从而引起较强的损耗,增加激光器的阈值。对于半导体纳米线激光器,研究中还有一个难题就是难以获得高效的光输入输出耦合,这也是限制其获得更广泛应用的一个方面。理论和实验研究表明,通过复合结构可以提高耦合效率,获得高的品质因子,降低激光器阈值。本论文在综述微纳光纤和微激光器的研究成果的基础上,提出了微纳光纤和半导体纳米线复合结构微激光器的概念,系统的研究了微纳光纤的机械化制备,CdS纳米线和微纳光纤复合结构微激光器及复合结构多波长微激...  (本文共59页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)
中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)

近红外大功率半导体激光治疗仪及其应用研究

激光技术的产生和发展不仅为生命科学开辟了新的研究途径,给生物医学技术的研究带来了新的机遇和活力,而且为疾病的临床诊断与治疗提供了全新的手段,已经广泛应用于医学各领域。半导体激光器因其具有波长范围广、体积小、重量轻、效率高、寿命长、能光纤传输等特点,特别适合于医疗设备的制造,其临床应用几乎覆盖了所有其他类型激光的应用范围。近年来,半导体激光技术发展迅速,其医疗市场占有率也不断提升,有望成为主流医用激光,具有广泛的发展前景。本文重点讲述了大功率半导体激光治疗仪各个部分的研制,包括基于半导体激光器单管光束耦合技术的光纤耦合模块,激光器驱动电源,控制系统,传输系统等,同时对激光作用于生物组织所产生的热效应进行了分析,并对半导体激光应用于激光皮肤焊接进行研究。半导体激光器单管光束耦合技术是近些年发展的新技术,通过将多个半导体激光器输出光束准直、合成后耦合进单一光纤输出,具有系统散热简单、驱动电流小、寿命长、亮度高等优点,特别适合作为激光医...  (本文共165页) 本文目录 | 阅读全文>>