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大功率半导体激光器列阵与光纤耦合的研究

许孝芳  
【摘要】:21世纪是光信息高速发展的世纪,半导体激光器作为光信息产业的主要器件之一也越来越受到重视,其中大功率半导体激光器列阵(Laser DiodeArray简称LDA)以其体积小、寿命长、光电转换效率高、输出功率密度高等显著优点,广泛应用于军事、医疗、材料处理和加工等领域。但是由于LDA本身固有的结构缺陷:有源层有19个发光单元组成,单个发光单元的尺寸在平行于p-n结方向上为150μm,在垂直于p-n结方向上为1μm,快慢轴发光单元尺寸的严重不对称性,使得其激光束发散角大、像散严重,是其更广泛应用的瓶颈。本文针对LDA的结构缺陷设计了两种光束整形方式,以实现高功率、高质量的激光输出。一种是:将LDA与端面微球透镜光纤列阵耦合,可以实现30W的高出纤功率,数值孔径为0.16,耦合效率为75.1%。另一种LDA的光束整形方法是将LDA与单根端面微球透镜光纤耦合,且中间加光束转换装置和两个光纤柱透镜来共同实现光束整形。LDA耦合后输出功率也可以达到30W以上,光纤数值孔径为0.22,耦合效率为74.6%。两种光束整形方式都达到了光束整形的目的,输出光束光斑的对称性、亮度都很好。


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