一種光纖輸出半導體激光器模塊的研制.pdf

1、半導體激光器由于具有電光轉換效率高、體積小、重量輕、能直接調(diào)制以及性能穩(wěn)定、可靠、使用壽命長等顯著特性，近些年來，它的應用幾乎覆蓋了整個光電子學領域，成為當今光電子學的核心器件。然而半導體激光器固有的結構特點決定了它存在一個嚴重的不足就是它的光束不對稱性，且光束發(fā)散角較大。大多數(shù)實際應用中，為了獲得較好的光束質量，需要將半導體激光器與光纖耦合輸出，因此，研制光纖輸出半導體激光器模塊，低成本、高效率地將兩者封裝起來成為一個很有意義的研究課

2、題。 近年來，光纖輸出半導體激光器模塊的研制受到國內(nèi)外的關注。大功率光纖輸出半導體激光器模塊具有很高的技術含量，主要涉及光纖技術、微小光學技術、微細加工技術、耦合封裝和精密機械等關鍵技術。在大功率半導體激光器與多模光纖耦合時，為獲得最佳的耦合效率不僅應考慮兩者的特征參量相互匹配的問題，即多模光纖的纖芯直徑、數(shù)值孔徑，與大功率半導體激光器耦合時的發(fā)光面積、發(fā)散角、輸出功率等匹配的問題，還要考慮光纖端頭的處理、耦合系統(tǒng)中加各種透鏡等

3、工藝問題，很多情況下需要簡化工藝、降低成本，以獲得最佳性能價格比。 目前，半導體激光器和光纖的封裝形式主要有同軸式、雙列直插式和蝶形三類。本論文在深入研究了各種耦合系統(tǒng)及其應用條件的基礎上，設計了一種由圓柱形透鏡和半球端微透鏡組成的耦合系統(tǒng)，進一步研制出了一種新型光纖輸出半導體激光器模塊，其結構簡單、耦合效率高、成本低、對金加工中的同軸度要求不嚴格、且能夠方便而精確地實現(xiàn)半導體激光器與光纖的五維耦合調(diào)整。本文主要內(nèi)容如下：

4、 1.分析了半導體激光器的基本結構和空間模式以及光纖傳輸光的基本理論，具體說明了半導體激光束的整形方法和提高光纖數(shù)值孔徑的方法。分別運用模場耦合理論和光線耦合理論對半導體激光和光纖的耦合進行了理論分析。 2.歸納了國內(nèi)外光纖輸出半導體激光器模塊的產(chǎn)品現(xiàn)狀；總結了半導體激光器和光纖的耦合方式和耦合系統(tǒng)，并把耦合系統(tǒng)分成微透鏡光纖耦合系統(tǒng)和分立式透鏡耦合系統(tǒng)分別進行了分析。其中著重分析了微透鏡光纖耦合系統(tǒng)中比較常用的微透鏡光纖端面

5、的結構及其耦合特性。 3.設計了一種由圓柱形透鏡和半球端微透鏡組成的間接耦合系統(tǒng)，對圓柱形透鏡對半導體激光束的準直和半球端微透鏡對光纖數(shù)值孔徑的提高進行了理論分析，并對光纖柱透鏡和半球形端面輸出光纖的制作工藝給予了詳細介紹。 4.研制了一種新型光纖輸出半導體激光器模塊。詳細說明了該光纖輸出半導體激光器模塊的各組成部分，并對該模塊的功率特性進行了實驗研究和參數(shù)測試，結果表明：我們研制的這種新型光纖輸出半導體激光器模塊各部件