外腔二極管激光陣列輸出光束的模式選擇和效率研究.pdf

1、二極管激光陣列以其體積小、效率高、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)在材料加工、醫(yī)療、抽運(yùn)固體激光器等許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。但是二極管激光陣列的光束質(zhì)量差、相干性差的固有缺陷嚴(yán)重地影響了它的進(jìn)一步應(yīng)用。大功率二極管激光陣列通過改善輸出光的光束質(zhì)量，產(chǎn)生極小的發(fā)散角，高的相干性，大的CW輸出功率，可直接作為系統(tǒng)光源，其應(yīng)用范圍必將大大擴(kuò)展。本文理論上分析了改善二極管激光陣列光束質(zhì)量的途徑并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 理論上分析了二極管激光陣列Talbot外腔鎖相的模

2、式選擇，包括偏轉(zhuǎn)外腔選模、相位補(bǔ)償選模和幅度補(bǔ)償選模。數(shù)值計(jì)算了在相位補(bǔ)償原件模式選擇鏡和相位型光柵外腔中各階超模的復(fù)振幅分布和往返一周后的變化，證明了這兩種相位補(bǔ)償原件選擇同相模的有效性。采用振幅濾波的思想設(shè)計(jì)振幅補(bǔ)償原件，匹配幅度補(bǔ)償原件與同相模在Z<,r>/4腔內(nèi)的分布，濾掉高階超模增大高階超模的損耗來選擇同相模。分析了Talbot腔內(nèi)插入柱透鏡反饋光相位的變化對(duì)單元間耦合效率的影響。分析了體布拉格光柵對(duì)反饋光波長(zhǎng)的選擇性，及其注

3、入鎖定時(shí)輸出光譜的變化。實(shí)驗(yàn)上采用光闌驗(yàn)證了二極管激光器陣列單元自身的鎖相，采用偏轉(zhuǎn)外腔選模獲得低噪聲0.83W的同相單瓣模輸出，輸出光光譜峰值半寬由自由運(yùn)轉(zhuǎn)的1.7nm壓縮為0.13nm。采用振幅補(bǔ)償鎖相獲得接近1W的同相單瓣模輸出，光譜寬度為0.13nm。在腔內(nèi)插入柱透鏡獲得8.75W的多瓣模輸出，光譜峰值半寬為0.16nm。采用體布拉格光柵(VBG)外腔獲得中心波長(zhǎng)為807.4nm，光譜寬度為0.4nm不隨熱沉溫度和注入電流漂移的