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改善大功率半导体激光阵列光束质量的研究

作者：康治军 Publish: 2007-11-12 Hits:-

【中文题名】

改善大功率半导体激光阵列光束质量的研究

【英文题名】

The Study on Improvement of the Beam Quality of High Power Diode Laser Array

【学科专业】

光学

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2007-11-12

【中关键词】

半导体激光器,光束质量,体全息光栅,相干并合光束整形,光纤耦合,

【英关键词】

Diode Laser Array,Beam Quality,Volume Holographic Grating,Coherent combination,Beam Shaping,Fiber Coupled,

【分类导航】

工业技术>无线电电子学、电信技术>光电子技术、激光技术>激光技术、微波激射技术>激光物理和基本理论>

【论文摘要】

半导体激光阵列由于高功率、高效率、体积小、寿命长等优点,广泛应用于通讯、医疗、泵浦固体激光器及军事等诸多领域,尤其在材料加工领域,近年来发展迅猛,具有替代传统固体激光器的趋势,但是,由于输出光束质量差,影响了它的直接应用,因此,改善大功率半导体激光器的光束质量成为世界各国关注的热点。本论文的主要工作对改善大功率半导体激光器光束质量以提高亮度进行研究。在总结国内外改善光束质量方法的基础上,通过平凹外腔及体全息外腔来改善半导体激光器的光束质量,为了进一步满足工业应用,并对半导体激光器二维阵列的光纤耦合进行研究。相干耦合主要通过外腔反馈使单元间的光场相互耦合,为了减小外腔反馈中的自耦合系数,实验中采用了平凹柱面镜作为外腔反射镜,将腔长设为半共焦腔,并进行理论分析,通过外腔实验,阵列的谱线宽度从2. 5nm压窄到了0.5nm ,大大改善了半导体激光器阵列的相干特性。同时,为了获得波长稳定的半导体激光器,用体全息光栅来改善半导体激光阵列的光谱特性,并对其进行了理论分析,实验中光谱线宽压窄到0. 22nm ,波长随温度的漂移减小到0 .01nm/C~0。在此基础上,还进一步将体全息光栅和平凹...

【论文题纲】

摘要	4-5
ABSTRACT	5-9
第1章绪论	9-21
1.1 半导体激光器的发展概况	9-12
1.2 半导体激光器在工业中的应用	12-14
1.3 大功率半导体激光器光束质量的改善	14-20
1.3.1 大功率半导体激光器的相干耦合	14-16
1.3.2 大功率半导体激光器的光纤耦合及优势	16-20
1.4 本论文的主要工作	20-21
第2章半导体激光器的理论基础	21-31
2.1 半导体激光器的工作原理	21-23
2.2 半导体激光阵列光束质量的评价方法	23-26
2.2.1 光斑半径	23-24
2.2.2 远场发散角	24
2.2.3 光束质量M~2 因子	24-26
2.3 半导体激光器阵列的光束特性	26-29
2.3.1 半导体激光器的模式特性	26
2.3.2 半导体激光阵列的光强分布	26-28
2.3.3 半导体激光阵列的光束质量	28-29
2.4 本章小结	29-31
第3章有关提高半导体激光器光束质量的理论介绍	31-41
3.1 半导体激光阵列的亮度理论	31-34
3.2 半导体激光阵列外腔相干耦合的理论基础	34-37
3.2.1 半导体激光阵列的串联耦合	35-36
3.2.2 半导体激光阵列的并联耦合	36-37
3.3 半导体激光阵列非相干耦合的方式	37-39
3.3.1 空间叠加	37
3.3.2 偏振耦合技术	37-38
3.3.3 波长耦合技术	38-39
3.4 相干耦合和非相干耦合的综合比较	39
3.5 本章小结	39-41
第4章利用平凹外腔及体全息外腔改善半导体激光阵列光束质量的研究	41-59
4.1 平凹外腔改善半导体激光阵列相干特性的实验	41-46
4.1.1 平凹外腔实验	41-43
4.1.2 光谱特性	43-44
4.1.3 电流—功率曲线	44-45
4.1.4 实验结果分析	45-46
4.2 体全息外腔改善半导体激光阵列模式特性的实验研究	46-53
4.2.1 理论分析	46-48
4.2.2 体全息光栅的基本特性	48-49
4.2.3 实验结果	49-53
4.3 体全息光栅和平凹柱透镜构成的双外腔实验	53-56
4.4 本章小结	56-59
第5章大功率半导体激光器面阵的光纤耦合研究	59-71
5.1 引言	59
5.2 光纤耦合理论	59-60
5.3 半导体激光器的光束整形技术	60-65
5.3.1 光纤束整形法	60-61
5.3.2 成像系统整形法	61-62
5.3.3 非成像系统整形法	62-65
5.4 半导体激光器面阵光束整形的方案设计	65-69
5.4.1 面阵半导体激光器的光束整形理论	66-67
5.4.2 快轴方向面阵的光束整形与实验	67-68
5.4.3 慢轴方向面阵光束整形方案设计	68-69
5.5 本章小结	69-71
结论	71-73
参考文献	73-77
攻读硕士学位期间所发表的学术论文	77-78
致谢	78

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.341879



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