消像散高亮度光纖耦合半導(dǎo)體激光器列陣研究.pdf

1、半導(dǎo)體激光器(Laser Diode，LD)自發(fā)明以來，被廣泛的應(yīng)用于能量型激光應(yīng)用領(lǐng)域，如二極管泵浦全固態(tài)激光器(Diode Pumped S01id-State Laser，DPSSL) 和光纖激光器、材料處理等。在這些應(yīng)用場合均需要高亮度的光纖輸出，但由于 LD列陣發(fā)光的特殊性(大發(fā)散角、高度像散)，將高功率LD光束耦合進(jìn)入小芯徑、小數(shù)值孔徑的光纖成為難題，本文從光束整形方法、誤差分析、系統(tǒng)集成等幾個方面，對條陣半導(dǎo)體激光器進(jìn)行光

2、束變換實(shí)現(xiàn)高亮度的光纖耦合開展了深入的研究工作。 在考查高功率LD列陣的結(jié)構(gòu)和輸出特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，采用光束變換理論對消除半導(dǎo)體激光的像散及提高光纖輸出激光的亮度進(jìn)行了分析。本文首先對條陣半導(dǎo)體激光光束質(zhì)量進(jìn)行分析和理論計(jì)算，采用光參數(shù)積匹配原理確定了整個光纖耦合光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，然后對系統(tǒng)中快、慢軸準(zhǔn)直進(jìn)行了誤差分析和優(yōu)化，在比較各種光束整形方法基礎(chǔ)上，為了解決光束整形過程中的能量損失、死區(qū)引入等問題，采用雙平面反射鏡對準(zhǔn)直半

3、導(dǎo)體光束進(jìn)行整形，詳細(xì)分析了雙平面鏡整形技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，推導(dǎo)出了能夠?qū)崿F(xiàn)任意次數(shù)光束整形的雙平面反射整形器結(jié)構(gòu)表達(dá)式。 在討論了各單元技術(shù)后，設(shè)計(jì)了將條陣半導(dǎo)體激光耦合進(jìn)入小芯徑、小數(shù)值孔徑的光纖耦合系統(tǒng)，利用光學(xué)分析軟件對光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行分析和跟蹤，搭建了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，成功地將輸出功率為37.3W的條陣半導(dǎo)體激光器耦合進(jìn)入芯徑200μm，數(shù)值孔徑為0.22的光纖中，耦合效率接近50％，輸出亮度達(dá)3.7×10<'5>W／(cm<'2