本文關(guān)鍵詞：半導體激光陣列光譜組束的研究　出處：《北京工業(yè)大學》2016年博士論文　論文類型：學位論文

  更多相關(guān)文章： 半導體激光陣列 光譜合束 波長合束 光束整形 頻率變換

【摘要】：光譜合束(波長合束)是改善半導體激光陣列的光束質(zhì)量、穩(wěn)定波長和壓窄線寬最簡單、最有效的方法。通過外腔反饋,使半導體激光陣列的各個發(fā)光單元鎖定在不同的波長上;通過色散元件,將不同入射角、不同波長的光束按相同方向出射,實現(xiàn)各個光束傳播方向的重合,達到光譜合束的目的。光譜組束后,輸出的光束與單個發(fā)光單元具有相同的光束質(zhì)量,提高了半導體激光陣列整體的光束質(zhì)量和空間亮度,擴展半導體激光光源在工業(yè)、軍事和醫(yī)療等方面的應用。本文基于外腔反饋光譜組束結(jié)構(gòu)及原理,通過計算模擬、理論分析和具體實驗,對半導體激光陣列光譜組束進行了研究,解決了半導體激光陣列光譜組束中存在的smile效應(半導體激光陣列在封裝和工作過程中,不可避免的引入熱效應,導致各個發(fā)光單元不在一條直線上,半導體激光陣列整體發(fā)光彎曲,稱之為smile效應)的影響、單陣列組束光譜較寬、各個發(fā)光單元之間存在串擾以及光束質(zhì)量退化等關(guān)鍵問題,最終通過多個巴條參與組束,獲得了高功率、高亮度、窄線寬半導體激光陣列光譜合束光源,并對組束后的光源進行了非線性頻率變換實驗,得到了倍頻和和頻的光束。完成的主要工作如下:提出將光束整形元件Beam Transformation System(BTS)加入到光譜組束中,實現(xiàn)半導體激光陣列發(fā)光單元光束的旋轉(zhuǎn),使每個發(fā)光單元的慢軸光場分布變?yōu)樨Q直方向,快軸光場分布變?yōu)樗椒较?整形后在水平方向上,對發(fā)光單元進行外腔光譜光束組合,使smile效應造成的水平位置差異,轉(zhuǎn)換成組束后各個發(fā)光單元的波長差異,很好的解決了傳統(tǒng)光譜光束組合中,不能避免的smile效應,提高了整體光束質(zhì)量和整體組束效率,為實現(xiàn)高功率、高亮度半導體激光陣列合束打下了基礎(chǔ)。在光譜光束組合基礎(chǔ)上,提出了用一個光柵和一個準直透鏡代替?zhèn)鬏斖哥R的方案,可以有效的減小單個發(fā)光單元光束質(zhì)量的退化,同時縮短了光譜組束的整體光程,明顯的克服了相鄰發(fā)光單元之間的反饋串擾,避免了組束后整體光束質(zhì)量的下降,提高了整體組束效率,實現(xiàn)了較窄線寬的半導體激光陣列的光譜組束輸出,為實現(xiàn)窄線寬半導體激光合束提供了方法和途徑。提出了在傳統(tǒng)光譜光束組合中,將傳輸透鏡的聚焦和準直作用分離的方法,聚焦和準直作用分別由兩個透鏡實現(xiàn)。起匯聚作用的透鏡將各個發(fā)光單元的光束聚焦到光柵上;起準直作用的透鏡在光柵之后,將組合后的光束進行統(tǒng)一準直。由于起匯聚作用的透鏡,不需要對各個發(fā)光單元的光束進行準直,整體的光程可以近似的減少一半,為長焦傳輸透鏡的使用提供了可能性,有利于實現(xiàn)窄線寬半導體激光陣列的光譜合束。通過加入壓縮像傳遞系統(tǒng)和使用長焦距的傳輸透鏡,將半導體激光陣列成縮小的實像,然后對所成的實像進行光譜組束,實現(xiàn)了單個巴條窄線寬的光譜組束。提出用多個傳輸透鏡代替單一的傳輸透鏡,避免了透鏡邊緣引起的各種像差,從而實現(xiàn)了多個巴條的高功率、高亮度、窄線寬半導體激光合束。研究了半導體激光陣列光譜組束后,合束光束的頻率變換,提出了半導體激光陣列光譜組束后,各個發(fā)光單元的光束之間進行和頻的實驗方案,并進行了半導體激光陣列光譜組束后的倍頻和和頻實驗,通過倍頻和和頻得到了藍光輸出,并測定了轉(zhuǎn)換的效率。
[Abstract]:A beam shaping element Beam Transformation System ( BTS ) is added into the spectral group beam to achieve the purpose of spectrum bonding . The invention provides a method for separating a light beam of a semiconductor laser array by adding a compression image transmission system and a transmission lens with a long focal length .

【學位授予單位】：北京工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN248.4

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本文編號：1428606