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《基于合束技術的半導體激光器高亮度研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、分類號：密級：UDC：編號：河北工業(yè)大學碩士學位論文基于合束技術的半導體激光器高亮度研究論文作者：谷青松學生類別：全日制學科門類：工科學科專業(yè)：微電子學與固體電子學指導教師：楊瑞霞職稱：教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMicroelectronicsandSolidStateElctronicsTheHighBrightnessStudyofSemiconductorLaserBasedOnBeamCombiningbyGuQingsongSupervisor:Prof.YangRu
2、ixiaMarch2016摘要固體激光器存在體積大、效率低、壽命短等問題，而且工作過程中產生大量廢熱，廢熱的積累使電光轉換效率降低、輸出的光束質量變差，影響了激光器的性能。目前很多領域對激光器輸出功率和亮度的要求越來越高，固體激光器已不能滿足使用要求。相比之下半導體激光器具有高效率、小體積、低成本、長壽命等優(yōu)點，因而半導體激光器高亮度研究成為主流方向。單個半導體激光器功率和亮度有限，需要將多個激光單元組成陣列使用，但陣列存在“smile”效應，且彎曲程度隨電流增大而增加，導致光束質量變差。本文利用單管半導體激光器通過合束的方法實現了高亮度輸出。合束技術分為相干合束和非相干合束，相干合束對器件精
3、度和環(huán)境溫度要求非常高，同時必須精確控制激光器的相位，技術上不容易實現。非相干合束較容易實現，主要分為空間合束、偏振合束和波長合束?？臻g合束將不同單元發(fā)出的激光利用反射鏡合成一高能量光束。新型波長合束——光譜合束將多個輸出不同波長的激光單元通過反饋外腔合為一束，其合束的波長間隔可降至0.1nm以下，合束后的光束質量與單管接近。本文以單管半導體激光器為光源，利用包含透射光柵的光譜合束技術，使空間合束后各單管鎖定在不同波長。激光通過輸出耦合鏡后出射方向一致，實現了多個單管的合束，改善了輸出激光的光束質量。利用ZEMAX光學模擬軟件通過光路展開的方式對聚焦透鏡進行優(yōu)化設計，最終使快軸方向聚焦透鏡達到
4、衍射極限，最大程度上減少了像差對外腔反饋的影響，研究過程中總結了提高電光效率的具體方法。實驗采用6個前端腔面鍍增透膜，輸出功率10W，波長975nm的單管，光譜合束后激光經透鏡聚焦后耦合進芯徑105μm，數值孔徑(NA)0.17的光纖，最終獲得40.85W連續(xù)激光輸出，光譜線寬2.9nm，亮度達到19.58MW/(cm2·sr)。經本實驗得到的高亮度半導體激光器光纖耦合模塊具有高亮度、窄線寬的特點，可用于泵浦高能光纖激光器等領域。關鍵字：半導體激光器；光譜合束；激光亮度；“smile”效應；光譜線寬IABSTRACTSolidstatelaserhastheproblemsoflargevol
5、ume,lowefficiencyandshortlife.Itproduceslargeamountsofwasteheatduringitsprocessofworking.Theaccumulationofwasteheatdecreaseselectro-opticconversionefficiencyandreducestheoutputbeamquality.Thesewillaffectthepropertiesofsolidstatelasers.Atpresent,therequirementsoftheoutputpowerandthebrightnessoflasers
6、becomehigherandhigherinmanyfields,andthesolidstatelaserscannotmeettherequirements.Comparedwiththesolidstatelaser,thesemiconductorlaserhastheadvantagesofhighefficiency,smallsize,lowcostandlongservicelife.Thus,thecurrentresearchhasbeenfocusedonthebrightnessofthehighsemiconductorlaser.Thepowerandbright
7、nessofasinglesemiconductorlaserislimited,soanarrayofmultiplelasersisrequired.However,sincethe"smile"effectexistsinthearrayandthebendingdegreeincreaseswiththecurrent,thebeamqualityispoor.Thispapermakes
