線陣型半導(dǎo)體激光器光束整形技術(shù)的研究.pdf

1、半導(dǎo)體激光器具有體積小、集成度高、可靠性高、光電轉(zhuǎn)換效率高、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),因此被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療及軍事領(lǐng)域。但是在一些大功率應(yīng)用場(chǎng)合,由于單個(gè)半導(dǎo)體激光器輸出功率非常受限,往往需要將多個(gè)激光發(fā)射單元以平行分布的形式集成在一起,構(gòu)成線陣型半導(dǎo)體激光器來(lái)提高整體的輸出功率。然而,半導(dǎo)體激光器自身波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),其輸出光束為橢圓型分布的像散光束,激光出射光束的發(fā)散角在兩個(gè)方向上也具有較大的非對(duì)稱性,快軸方向光束發(fā)散角可達(dá)70°,慢

2、軸方向光束發(fā)散角可達(dá)10°。對(duì)于線陣型半導(dǎo)體激光器這種對(duì)稱性被放大,使得其光斑在遠(yuǎn)場(chǎng)分布為多個(gè)獨(dú)立激光發(fā)射單元的組合形式,一般為矩形分布,這嚴(yán)重限制了大功率半導(dǎo)體激光器在許多領(lǐng)域的應(yīng)用,因此在應(yīng)用時(shí)必須通過(guò)光學(xué)整形系統(tǒng)對(duì)線陣型半導(dǎo)體激光器輸出光束進(jìn)行整形,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)場(chǎng)光斑的矩形化,均勻光束在快軸、慢軸兩個(gè)方向的光束質(zhì)量。
　　本研究在查閱國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的半導(dǎo)體激光光束整形方法基礎(chǔ)上,針對(duì)半導(dǎo)體激光器一維陣列,即線陣型半導(dǎo)體激光器,根據(jù)幾何

3、光學(xué)成像條件,推導(dǎo)了快軸準(zhǔn)直透鏡的初始結(jié)構(gòu),采用非球面平凸柱透鏡準(zhǔn)直光束快軸發(fā)散角,根據(jù)一倍望遠(yuǎn)鏡原理,設(shè)計(jì)出球面柱透鏡對(duì)結(jié)構(gòu)對(duì)慢軸光束進(jìn)行整形,打破了慢軸方向光束發(fā)散角的周期性特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)慢軸光束質(zhì)量與快軸方向光束質(zhì)量的均衡。通過(guò)Zemax軟件進(jìn)行了快軸準(zhǔn)直透鏡、慢軸整形透鏡以及整形系統(tǒng)的整體模擬,模擬結(jié)果說(shuō)明,經(jīng)過(guò)快軸準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直后的光束,快軸方向的光束發(fā)散角從40°壓縮至小于1°,通過(guò)慢軸整形透鏡的整形作用,線陣型半導(dǎo)體激光器光束質(zhì)