大功率半導體激光器光束整形研究.pdf

1、半導體激光是近幾十年來發(fā)展快、滲透廣、成果多、應用領域廣的一種電光轉換器件。由于其諸多優(yōu)點，如體積小、效率高、成本低、可高度集成、波長覆蓋面廣等，被廣泛應用于激光顯示、通信、醫(yī)療、固體激光器泵浦、軍事等技術領域，成為當前激光產(chǎn)業(yè)應用拓展的重要方向之一。
　　在夜間照明方面，近紅外半導體激光，波長為800-1000nm，具有很明顯的優(yōu)勢，例如電光轉換率高，工作壽命長，照明距離遠等，是發(fā)光二極管(LED)和其它紅外照明光源無法達到的;

2、并且波長900nm以上半導體激光器，對人眼無紅暴，廣泛應用于鐵路公路等項目。半導體激光器由于其自身發(fā)光屬性，作為紅外照明又有其固有的弱勢，例如發(fā)光光斑形狀為遠場橢圓形，幾十厘米以外可以看成是長條光斑，并且長條方向的發(fā)散角達到40度以上，嚴重影響光束的傳輸距離;激光光束的干涉散板，造成照明效果的雪花斑等現(xiàn)象。鑒于這些使用的實際要求，本文提出了光束的多種整形方式，分析各種結果，應用于不同距離的照明;采用不同方式進行光斑的勻化，消除干涉散斑、

3、圓環(huán)等現(xiàn)象的具體方法和效果展示;在泵浦方面，也需要將半導體激光器進行快軸壓縮，泵浦光光束的光功率分布均勻有利于控制激光的橫模，確保激光處于基橫模的工作狀態(tài)。采用在玻璃光纖兩個弧面鍍制增透膜的方法，消除了光譜曲線的劈裂并有效地減小了譜寬。進一步研究了半導體激光器快軸壓縮后，均勻光束泵浦下的單縱模綠光激光器的實驗，單橫模工作更穩(wěn)定，并提出了高折射率材料作為選頻材料的新技術，實驗證明使用高折射率材料在調(diào)節(jié)過程中能夠使縱模之間的間隔更大，調(diào)節(jié)更

4、方便。
　　光纖耦合是半導體激光器光束整形的另外一種重要技術，它把光束由半導體激光器本身的橢圓形光斑以圓光斑柔性輸出，使用方便;并且熱源與使用器件分開，減少了相互之間的熱影響。本文工作中以3.5W450nm藍光半導體激光器為例，得到間接耦合輸出，耦合效率達到88.6％。對于機械加工用的上千瓦光纖激光器來說，半導體激光器作為其泵源，更加顯示出其在該領域應用的重要性。在該領域的應用中光功率密度大小直接決定了加工能力，例如鋼板的切割厚度

5、，切割過程中的邊緣效應，加工的速度等，而光功率密度又決定于光纖激光器的轉換效率，最終歸結于半導體激光器光纖輸出的光功率密度。有兩點是目前業(yè)界內(nèi)一直在追求的更高，一是單芯片發(fā)光尺寸的大小，二是耦合進光纖過程中光束在空間的排列。另外還有些通過半導體激光器波長區(qū)別完成的波長耦合和通過半導體激光器偏振特性完成的偏振耦合，但這些都是基于空間合束的基礎之上進行的，本文會略有介紹。該技術在近紅外已經(jīng)有了很大的發(fā)展，但是在可見光范圍，報道并不多，本文將