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大功率半导体激光器阵列光强分布特性测试系统研究

万军华  
【摘要】: 大功率半导体激光器阵列(HLDA)具有体积小、质量轻、寿命长、效率高等优点,因此在很多领域内都得到了广泛的应用。但是由于HLDA本身的结构决定,其光场分布不均匀,实际应用时通常需要对光束进行光学整形和耦合,而了解HLDA的光强分布特性是设计光学整形耦合系统的必要自订提。因此对HLDA进行光强分布特性测试具有重要的意义。 HLDA在文中主要指二维非相干大功率半导体激光器阵列,它由多个一维线性阵列(bar条)纵向叠加而成,每个bar条上包含多个发光单元,每个发光单元相当于一个单管半导体激光器(SLD)。目前国内外许多学者研究出了SLD的光强分布模型,但是对于HLDA的光强分布特性,还没有具体计算模型。现有的实验测试方法有CCD相机法和扫描型轮廓曲线仪法等,这些方法都是针对小功率半导体激光器的,因而对测试HLDA光强分布都不合适。基于上述现状,本课题研究了一套测量HLDA远场光强分布特性的系统。 系统整体构成包括:准连续LD驱动电源、循环水系统、光接收探测器、三维移动平台及其控制器、数据采集模块以及上位机的数据处理和显示。其中,驱动电源为HLDA提供驱动电流使其发光;循环水系统用于冷却HLDA,避免工作时因温度过高而损坏或烧毁;三维移动平台在移动台控制器的控制下,带动光接收探测器对HLDA发光面进行三维移动扫描;数据采集模块对测得的光强值进行采集,之后,再通过USB接口传给上位机,进行数据处理和显示。 在完成系统设计和功能调试的基础上,利用该测试系统测试了简化HLDA和实际HLDA的光强分布特性,并通过简化HLDA和实际HLDA在平行结平面和垂直结平面方向上的光强分布,验证了本课题所依托项目的前期工作者提出的HLDA光强分布模型。最后对系统稳定性进行了分析,实验结果表明,本文研究的HLDA光强分布特性测试系统具有良好的测试稳定性。


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