高功率半导体激光器光纤耦合研究.pdfVIP

第29卷 增刊 中 国 激 光 Vol.A29,Suppl 2002年6月 CHINESEJOURNALOFLASERS June,2002 文章编号:0258-7025(2002)Supplement-0164-03 高功率半导体激光器的光纤祸合研究 卢栋冯大伟 张光伟刘广利王爱国 (长春光学精密机械学院，长春130022) 摘要 介绍了利用多模光纤同空间列阵半导体激光器实现有效撬合，再将光纤组合后输出的技术。对半导体激光 器的发散角、多棋光纤和半导体滋光器的藕合的常规技术进行了分析。介绍了多模光纤和半导体激光器捅合的新 技术，即在半导体激光器与光纤之间加光纤微透镜的藕合技术。这种技术可有效地提高藕合效率，使之达到80% 以上。 关健词:半导体激光器，光纤报合，空间列阵 中图分类号 TN248.4 文献标识码 A FiberCouplingofHighPowerSemiconductorLaser LUDong FENGDa-weiZHANGGuang-weiLIUGuang-liWANGAi-guo (ChangchunInstituteofOpticsandFneMechanics,Changchun130022) AbsrtactTheocnventiontheoryofthedivergingangleofthesemiconductorlaserandtheocuplingofthelaserand multimodefiberisintroduced.Byusingafibernvctnlens,thecouplingefficiencyisinrceasedupto80% Keywords} iconducmrlaser,fiberocupling,space-array 1 引 言 上(水平与垂直)是有所不同的。在发散角较大的垂 直方向上，光束质量接近衍射极限，基本上是高斯分 单结半导体激光器的输出功率是有限的。所以 布;而在发散角较小的水平方向上，光束质量较差， 使其扩展应用领域受到很大的限制。为提高半导体 其特性介乎于高斯光束和几何光束之间。如果将问 激光器的功率，又研究出把多个增益系列二极管并 题适当简化，假设可以采用几何光学近似，即半导体 行排列组成的激光器，称为一维线阵列激光器，也称 激光器是由水平方向和垂直方向上的两个点光源发 激光条((laserbar)。多个二极管线列阵垂直相叠可 射的，那么就可以得到一个窗口大小是1prnx 组成二维面列阵激光器。这样虽可获得足够高功率 240Itm的半导体激光光束，形状示意图如图1所 的激光器，然而受到半导体结构的限制，从光学意义 上说这些激光发射结是分散的，不能充分的利用这 些激光能量的总和。为使高功率半导体激光器得以 实际应用，采用光纤报合技术研制光纤藕合高功率 半导体激光系统。使激光器的总输出功率从几瓦到 几十瓦甚至上百瓦。这项技术的关键是藕合效率， 应使激光器输出的光大部分进人光纤。此外光纤输 出端的面积也应尽量小，用以提高单位面积的光强。 _7 半导体激光器与光纤藕合的分析 半导体激光器作用区为一个矩形谐振腔，其端 面可近似看作一个面积为A=WXD的相干光源。 图1半导体激光器的示意图发散翔 半导体激光光束质量和特性在两个极不对称的方向