半導體激光陣列光纖相干耦合理論與實驗研究.pdf

1、半導體激光陣列(一維半導體激光陣列bar和半導體激光疊層陣列stack)是實現(xiàn)大功率輸出的有效技術(shù)途徑,由于其高功率、高效率、體積小、壽命長等優(yōu)點,目前已廣泛應用于材料加工、通訊、醫(yī)療、泵浦固體激光器及軍事等諸多領域。但是,由于其空間相干性不好,使它的光束質(zhì)量很差,限制了其在許多領域直接應用,因此改善半導體激光器的光束質(zhì)量是擴展半導體激光器應用領域的一項必要工作。 目前的外腔鎖相技術(shù)主要都是直接在半導體激光器外部加入一些反饋裝置

2、以實現(xiàn)鎖相的,這些方法都存在著鎖相同時不能保證光束空間對稱性以及實際運行中如何對基超模進行選擇等問題。 光纖相干耦合技術(shù)就是先通過光纖陣列將半導體激光陣列的光束進行整型后再在光纖陣列的輸出端形成新的外腔,實現(xiàn)鎖相的同時整個系統(tǒng)輸出的光束也具有較高的空間對稱性,進而提高了鎖相時的超模質(zhì)量,更有利于實際應用的需要。 由于光纖相干耦合在實際操作中對外腔腔長、腔型等參數(shù)比較敏感,因此需要一個完整的理論模型對其進行鎖相行為描述。本

3、文利用耦合模理論建立了光纖相干耦合半導體激光器的超模理論模型,推導了該鎖相方式下的耦合系數(shù)矩陣和超模的近遠場分布。發(fā)現(xiàn)該鎖相方式的更有利于基超模的運轉(zhuǎn),提高激光器的光束質(zhì)量。通過對系統(tǒng)的耦合系數(shù)的分析,并利用遺傳算法對不同的腔型進行優(yōu)化處理,得到了幾種典型腔型的優(yōu)化結(jié)果。通過對各個結(jié)果的穩(wěn)定性的分析得到了適合鎖相的外腔腔型。 利用光纖相干耦合的方法在實驗中以平面鏡加凸透鏡組成的外腔實現(xiàn)了對半導體激光陣列的鎖相,在工作電流略高于閾