半导体激光器参数解析.ppt

上次课内容 热相关基础知识 单元器件的散热结构 阵列器件的散热结构 运用领域对半导体激光的需求 北京工业大学 输出功率：1000W 光束质量：12mm?mrad 德国Laserline 本节课主要内容 高功率、高光束质量半导体激光系统的集成。 光束质量的衡量参数 BPP： beam-parameter product 光束质量表征光束的可汇聚程度 光参积是一个不变量 非光纤耦合输出系统 激光头工作距离≥100mm 对光束质量提出要求 光纤耦合输出系统 输入光束的光斑半径要小于光纤芯径 发散角（全角）要小于光纤数值孔径的反正弦的2倍 N.A.=0.22 ? 25.4° 半导体激光器的光束质量 阵列和单元器件快轴方向上光束质量一致； 阵列慢轴方向上光束质量是多个单元器件的叠加。 快轴方向光场分布 并非有源区越薄，发散角越大，衍射极限矛盾？ 大功率半导体激光器快轴方向N.A.0.6 快轴的准直 N.A.=nsin? 高数值孔径要求使用高折射率材料 难点：非球面微柱透镜的加工 快轴的准直 椭球面方程 Smile条件下的快轴准直 慢轴方向光场 单元器件： 阵列器件： X0为周期 慢轴的准直 慢轴方向孔径较低，利用普通石英玻璃，柱透镜阵列对 半导体激光阵列进行准直。 快慢轴准直镜实物图 激光bar的BPP及其对称化 阵列及堆的对称化 阵列光束的对称化 堆光束的对称化 薄膜光学原理简介 反射率的控制 高反及增透 反射率与偏振态的控制 偏振分束 例：单层减反膜 折射率为1.52的玻璃敷有折射率为1.38的氟化镁薄膜后，单面的反射损失可从4.2%减少到1.5%左右，例如7块平板系统镀膜后，在参考波长上总的透射率可近似地估计为： T＝(0.97)7＝80.7%． 未镀膜： T=(0.92)7=55.7% 这比没有经过镀膜处理的系统提高了约25％的透射能量 光学薄膜分类 减反射膜或者叫增透膜 分束膜 反射膜 滤光片 其他特殊应用的膜 光学薄膜应用举例 半导体激光空间耦合 通过提高快轴方向 的填充密度提高 光束质量 半导体激光的偏振耦合 两束相互垂直的线偏振光通过偏振耦合成圆偏振光， BPP不变，功率提高一倍，等效提高光束质量一倍 半导体激光的偏振耦合 缺点： 介质中光程长，有一定吸收，晶体需要良好冷却 入射角有一定限制 晶体占据一定空间 No=1.658，Ne=1.486 半导体激光的波长耦合 4种波长光束耦合， BPP不变，功率提高4倍， 等效提高光束质量4倍 耦合技术的组合使用 diode laser fast- slow axis collimation spatial multi- plexing polari- zation multiplex. wave- length multiplex. 目前大功率半导体激光系统水平 谢 谢 * * * *