半導(dǎo)體激光陣列光纖相干耦合理論與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、半導(dǎo)體激光陣列(一維半導(dǎo)體激光陣列bar和半導(dǎo)體激光疊層陣列stack)是實(shí)現(xiàn)大功率輸出的有效技術(shù)途徑,由于其高功率、高效率、體積小、壽命長等優(yōu)點(diǎn),目前已廣泛應(yīng)用于材料加工、通訊、醫(yī)療、泵浦固體激光器及軍事等諸多領(lǐng)域。但是,由于其空間相干性不好,使它的光束質(zhì)量很差,限制了其在許多領(lǐng)域直接應(yīng)用,因此改善半導(dǎo)體激光器的光束質(zhì)量是擴(kuò)展半導(dǎo)體激光器應(yīng)用領(lǐng)域的一項(xiàng)必要工作。 目前的外腔鎖相技術(shù)主要都是直接在半導(dǎo)體激光器外部加入一些反饋裝置

2、以實(shí)現(xiàn)鎖相的,這些方法都存在著鎖相同時(shí)不能保證光束空間對稱性以及實(shí)際運(yùn)行中如何對基超模進(jìn)行選擇等問題。 光纖相干耦合技術(shù)就是先通過光纖陣列將半導(dǎo)體激光陣列的光束進(jìn)行整型后再在光纖陣列的輸出端形成新的外腔,實(shí)現(xiàn)鎖相的同時(shí)整個(gè)系統(tǒng)輸出的光束也具有較高的空間對稱性,進(jìn)而提高了鎖相時(shí)的超模質(zhì)量,更有利于實(shí)際應(yīng)用的需要。 由于光纖相干耦合在實(shí)際操作中對外腔腔長、腔型等參數(shù)比較敏感,因此需要一個(gè)完整的理論模型對其進(jìn)行鎖相行為描述。本

3、文利用耦合模理論建立了光纖相干耦合半導(dǎo)體激光器的超模理論模型,推導(dǎo)了該鎖相方式下的耦合系數(shù)矩陣和超模的近遠(yuǎn)場分布。發(fā)現(xiàn)該鎖相方式的更有利于基超模的運(yùn)轉(zhuǎn),提高激光器的光束質(zhì)量。通過對系統(tǒng)的耦合系數(shù)的分析,并利用遺傳算法對不同的腔型進(jìn)行優(yōu)化處理,得到了幾種典型腔型的優(yōu)化結(jié)果。通過對各個(gè)結(jié)果的穩(wěn)定性的分析得到了適合鎖相的外腔腔型。 利用光纖相干耦合的方法在實(shí)驗(yàn)中以平面鏡加凸透鏡組成的外腔實(shí)現(xiàn)了對半導(dǎo)體激光陣列的鎖相,在工作電流略高于閾