大功率半导体激光器阵列的封装技术

半导体激光器阵列的应用已基本覆盖了整个光电子领域，成为当今光电子科学的重要技术。本文介绍了半导体激光器阵列的发展及其应用。着重阐述了半导体激光器阵列的封装技术——热沉材料的选择及其结构优化、热沉与半导体激光器阵列之间的焊接技术、半导体激光器阵列的冷却技术、与光纤的耦合技术等。     

实现外腔半导体激光器连续调谐的两个基本要求

定量讨论了实现外腔式半导体激光器连续调谐的两个基本要求:同时改变外腔长度及光栅反射波长,半导体激光器(LD)端面镀减反膜。分析表明:前人给出外腔的可调整范围并非是实现最大调谐范围的必要条件,而是实现调谐连续性的一种可行选择。针对具体的减反射膜,对在ECLD上可能实现的连续调谐范围进行了研究。     

文摘

激光二级管(LD)激励固体激光,形成单片短谐振腔结构,并组成小型简单的固体激光器.这样的固体激光器被称为微小激光器,可通过薄而平行地研磨增益介质,在其双面涂上反射镜而得到.迄今为止,作为增益介质Nd:YAG等在文献中有报道.近年来,也进行微小激光器阵列的研究,也有关于利用一维:LD阵列的一维微小激光器阵列和利用一维LD阵列堆积的二维微小激光器阵列的报道.本论文主要探讨有关利用面发光二维     

连续波工作大功率半导体激光器阵列的温度分布

用Ansys 软件模拟了大功率半导体激光器阵列的稳态温度分布,并对自行研制的半导体激光器阵列的温度变化进行了测试,结果表明理论计算与实验结果基本吻合.该模拟结果对大功率半导体激光器阵列的封装设计具有现实的指导意义.     

高功率半导体二极管阵列激光器

半导体二极管阵列激光器是高效、小型、全固态源.本文论述高功率二极管阵列激光器的性能和关键技术,并给出了它最新的进展和未来的应用.     

高功率半导体激光器技术发展与研究

高功率半导体激光器及阵列具有可用激光波长丰富、电光转换效率高、调制特性好等许多优点,特别是作为固体激光器和光纤激光器的高效率泵浦源而获得的全固态紧凑型激光器,持续受到极大的关注,得到快速发展.近年来在高功率阵列半导体激光器模块化技术、超高效率、高效冷却技术、半导体激光器及阵列的光束质量优化、高效电源驱动技术等方面都取得了长足的进步,促进了其广泛应用.将结合高功率半导体激光国家重点实验室的研究工作,概述近年来国内外半导体激光器技术的研究进展状况和发展趋势.     

浅析半导体激光器温度智能控制系统设计

随着激光二极管在干涉测量、固体激光、光存储等领域应用的愈加广泛,其LD输出波与温度之间的准确控制难度逐渐突显,人们尝试通过半导体激光器温度控制系统对此问题进行改善,在此背景下,本文针对半导体激光器温度智能控制系统设计问题展开研究.     

光电反馈对半导体激光器相位噪声的改善

本文给出了光电反馈半导体激光器(LD)的相位噪声,指出:光电反馈可显著改善半导体激光器的相位噪声性能。     

半导体激光器强度调制特性的谐波分析

本文研究了已调半导体激光器(LD)的谐波产生的原因,以及抑制谐波的方法.     

半导体激光器阵列的远场分布模型和分布特性研究

从亥姆霍兹方程出发,以单管半导体激光器(LD)分布特性为基础,提出了半导体激光器阵列(LDA)远场分布模型,模型理论仿真结果与LDA实际测试数据符合地很好,实验结果表明:在LDA能量分布95%的主要区域内,该理论模型拟合测量数据的误差小于5%.且理论模型和实验结果同时证明:在传输距离达到一定值后,LDA光束截面的光强分布在平行结平面方向一直呈双峰结构.     

Highly efficient single-longitudinal-mode operation of antireflection-coated 1.3 ?m DFB-DC-PBH LD

Lasing characteristics for a 1.3 ?m InGaAsP/InP distributed-feedback double-channel planar buried-heterostructure laser diode (DFB-DC-PBH LD) have been remarkably improved by antireflection (AR) coating applied on the front facet. CW single-longitudinal-mode (SLM) operation power as high as 55 mW, and differential quantum efficiency as high as 36%, have been obtained from the coated front facet. CW SLM operation has been achieved up to 105°C.     

High-power SLM operation of 1.3 ?m InP/InGaAsP DFB LD with doubly buried heterostructure on p-type InP substrate

A newly developed buried heterostructure on p-type InP substrate was successfully applied to the fabrication of a 1.3 ?m DFB laser diode (LD). Stable CW SLM operation up to 31 mW at 30°C for an LD structure with two as-cleaved facets, and 53 mW at 25°C utilising AR coating, have been achieved.     

Wollaston棱镜宽带减反射膜的研制及测试

针对Wollaston棱镜中o、e光对应的基底折射率相差较大以及制作该晶体的冰洲石和许多薄膜材料间附着力较差的特点,为了提高镀膜材料和冰洲石基底的附着力以及提高棱镜的透过比,拓宽有效使用带宽,借助于计算机辅助设计方法,设计了高性能多层减反射膜系。选用合适的光学薄膜材料,利用电子束蒸镀,借助于离子源辅助蒸镀,制作了高性能的宽带减反射膜。测试结果表明：o光的平均剩余反射率小于1．0％,e光的平均剩余反射率小于0．5％,有效使用带宽在近红外大于200nm;薄膜和基底结合牢固,达到了设计要求,提升了棱镜的品质。     

沃拉斯顿棱镜可见光区减反射膜研制

为了提高镀膜材料和冰洲石基底的附着力以及提高棱镜的透过比,拓宽有效使用带宽,借助于计算机辅助设计方法,设计了高性能多层减反射膜系;选用合适的光学薄膜材料,利用电子束蒸镀,借助于离子源辅助蒸镀,制作了高性能的宽带减反射膜．测试结果表明：e光,o光的平均剩余反射率小于0．5％,有效使用带宽覆盖可见光区;为了改善薄膜和基底问的附着力,采用Al2O3做过渡层。     

Template‐Free Sol‐Gel Preparation of Superhydrophobic ORMOSIL Films for Double‐Wavelength Broadband Antireflective Coatings

A double‐layer double‐wavelength antireflective (AR) coating with 100% transmittance at both 1064 nm and 532 nm, which is very important in high power laser systems, is designed using thin film design software (TFCalc). The refractive indices for the bottom and top layers of the designed AR coating are about 1.30 and 1.14. A simple, template‐free sol‐gel route is proposed to prepare the superhydrophobic ORMOSIL (organically modified silicate) thin film, which has an ultralow refractive index, by silica particle surface modification using hexamethylisilazane (HMDS); this treatment decreases the refractive index of the silica thin film from 1.23 to 1.13. The formation mechanism of the ultralow refractive index thin film is proposed. The particle surface modification with HMDS significantly improves the hydrophobicity of the coated film; the water contact angle of the film increases from 23.4° to 160°. The bottom layer, which has a refractive index of 1.30, is prepared from acid‐catalyzed and base‐catalyzed mixed silica sol. A double‐layer silica AR coating is obtained with transmittances of 99.6% and 99.8% at 532 nm and 1064 nm, respectively.     

基于反射光谱的单层抗反射膜的非在位膜厚精确控制

提出一种基于反射光谱分析的非在位膜厚控制技术,首先利用椭圆偏振光谱仪确定波长300～1 700 nm范围内的薄膜折射率,由此确定对应于特定波长(如1 550 nm)的最佳抗反射(AR)镀膜沉积条件。然后计算最佳AR镀膜厚度所对应的反射谱,得到相应的CIE标准色谱坐标。通过对比实测镀膜颜色和计算得到的最佳颜色,可以实现小尺寸器件端面上AR镀膜厚度的优化控制。利用这一方法,由等离子体增强化学气相沉积(PECVD)制备的SiNx单层AR镀膜,获得了4.4×10-4的反射率。     

TW-SLA AR膜剩余反射率实时监控新方法

介绍一种实时监控行波半导体激光放大器(TW-SLA)抗反膜(AR)超低剩余反射率的新方法。从理论和实验上分析了剩余反射率与SLA的输出光功率关系及温度对其输出功率的影响。在1.3μm InGaAsP/InP掩埋异质结(BH)激光二极管(LD)上镀单层SiOx或SiOx1/SiOx2膜获得了低于5×10-4的超低反射率。     

Spectral investigation of multimode fiber Bragg grating based external-cavity semiconductor lasers

The output spectra of external-cavity semiconductor lasers (ECSLs) formed by using different antireflection (AR) coated laser diodes (LDs) with multimode fiber Bragg gratings (MMFBGs), are studied systematically. It is found that the side mode suppression ratio (SMSR) of the output spectra of ECSL is dependent on the relative position of the Bragg wavelength and the intracavity modes of the LD, and this effect is more apparent when the reflectivity of AR coating of LD is increased. Numerical simulations are provided to explain the experimental observations. Furthermore, the requirements of wavelength locking of ECSLs with MMFBGs are found to be different from those with single-mode fiber Bragg gratings (SMFBGs). The conditions of wavelength locking of the MMFBG-based ECSLs in terms of gain margin between the material gain peak and the gain corresponding to the selected Bragg wavelength, reflectivity of AR coating of LD and reflectivities of the Bragg wavelengths of MMFBG are comprehensively investigated, and compared with the experimental results.     

Measurement of the Residual Modal Reflectivity of AR Coating on a SLD

ＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅＲｅｓｉｄｕａｌＭｏｄａｌＲｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｙｏｆＡＲＣｏａｔｉｎｇｏｎａＳＬＤ￥ＭＡＤｏｎｇｇｅ；ＳＨＩＪｉａｗｅｉ；ＬＩＵＭｉｎｇｄａ；ＪＩＮＥｎｓｕｎ；ＧＡＯＤｉｎｇｓａｎ（ＪｉｎｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈ...     

溶胶-凝胶多孔二氧化硅减反膜稳定性研究

多孔SiO2膜层经热处理后，具有很高的激光破坏阈值，但是结构中有许多Si-OH亲水基团，导致光学透过率受环境相对湿度的影响很大。实验目的是改善膜层内部结构，使膜层结构中的亲水基团转变为疏水基团。提高膜层的疏水性，增强膜层的透过率稳定性。系统地研究了膜层透过率随时间变化的规律，在氨气和六甲基二硅氮烷(HMDS)混合气氛下热处理膜层，处理后生成Si-O-Si(CH2)3非极性疏水基团，使膜层的疏水性大大提高，因而膜层的透过率稳定性有大幅度提高。稳定性的提高延长了膜层的寿命。处理后膜层的表面粗糙度良好，均方根表面粗糙度(RMS)为3．575，平均粗糙度(RA)为2．850，能够满足大型激光器精密化发展的要求。