基于ZEMAX的多光束半导体激光器光纤耦合设计

基于ZEMAX模拟了一组多光束半导体激光器的光纤耦合模块,采用14支波长为808 nm的输出功率为60 W的线列阵激光二极管作为耦合光源,采用偏振技术实现多光路的合束,最终耦合进入芯径400μm,NA为0.22的光纤中,最终输出功率超800 W,耦合效率达97%,实现了高效耦合,并对光纤对接过程中的耦合效率进行了分析。     

高亮度小芯径半导体激光器光纤耦合设计

为了获得高亮度的半导体激光器,采取6只单管半导体激光器芯片进行等光程排列,波长为940nm,芯片腔长3.5mm,发光区尺寸1μm×30μm,快轴发散角30°,慢轴发散角10°,功率为6W。设计光学系统,使合束光束BPP_(laser)BPP_(fiber),满足与小芯径50/125μm多模光纤进行高亮度、高效率耦合的要求。光纤输出亮度达到44.3MW/(cm~2·sr)。     

基于Mini-bar的千瓦级大功率激光器光纤耦合

高功率激光器是一个发展趋势,由于半导体激光器的自身限制,使用光纤耦合的方法来提高光束的质量,对半导体激光器尤其是大功率半导体激光器的光纤耦合研究具有非常重要的应用价值。故对半导体激光器阵列的千瓦级光纤耦合模块进行了研究分析,基于Mini-bar的半导体激光光纤耦合模块进行仿真模拟,采用36只输出功率为80W的Mini-bar半导体激光器组成两列空间叠阵作为耦合光源,通过准直、合束、聚焦等方法高效耦合进入数值孔径0.22、芯径300mm的光纤中,系统最终输出功率达到2849.3W,光纤耦合效率大于98%。     

高功率单管半导体激光器光纤耦合技术

高功率半导体激光技术的快速发展使得单元器件性能实现了重大突破,但在光束质量上仍存在较大的缺陷,难以同时得到较高的输出功率和亮度。探索将激光器快慢轴分别准直后直接耦合进入光纤,既可以避免使用到复杂光学系统又可以获得较高的输出功率。实验选取四只工作电流为2A,输出功率分别为1.636W、1.662W、1.659W、1.643W的980nm的单管半导体激光器作为光源,通过空间合束技术耦合进芯径200μm、数值孔径0.22的光纤中,输出功率3.41W,光纤耦合效率为51.7%。     

基于TO单管的10W绿光LD光纤耦合模块

理论和实验研究了基于TO单管的绿光LD光纤耦合模块。采用Zemax光线追迹软件对该模块进行了光学设计,包括:绿光TO管的快慢轴准直透镜、缩束透镜组与光纤耦合消像差透镜组。将20支单管通过快慢轴空间合束耦合进入芯径400μm光纤,理论上获得98%以上的光纤耦合效率。实验中选取20支工作电流为1.5A,输出功率为1W的520nm绿光TO单管进行实验,通过快慢轴空间合束技术耦合进入芯径400μm、数值孔径0.22的光纤中,获得10.1W的输出功率,光纤耦合效率为84.2%。     

976nm 10W半导体激光器封装与耦合

光纤激光器在国外已经被广泛接受和使用,对相应的泵浦源976nm高功率半导体激光器光纤耦合模块提出了高可靠性的迫切要求。焊接质量直接影响着大功率半导体激光器的可靠性,焊接效果不好会直接导致激光器迅速退化。本文分析了半导体激光器封装热特性,采用Ansys软件对封装结构热特性进行模拟,通过实验与模拟结果对比分析,优化烧结工艺,获得了比较满意的焊装效果;通过理论分析得到高功率半导体激光器的单管耦合方案,最终得到耦合效率为90%的光纤耦合模块。     

GaAlAs／GaAs单量子阱列阵半导体激光器

本文分析了影响列阵半导体激光器输出功率的因素。利用分子束外延生长方法生长出GaAlAs/GaAs梯度折射率分别限制单量子阱材料（GRIN－SCH－SQW）。利用该材料制作出的列阵半导体激光器室温连续输出功率达到10W,峰值波长为806－809nm。     

GaAlAs／GaAs单量子阱列阵半导体激光器

分析了影响列阵半导体激光器输出功率的因素。利用分子束外延生长方法生长出GaAlAs/GaAs梯度折射率分别限制单量子阱材料（CRIN－CSH－SQW）。利用该材料制作出的列阵半导体激光器室温连续输出功率可达10W,峰值波长为806－809nm。     

GaAlAs/GaAs单量子阱列阵半导体激光器

本文分析了影响列阵半导体激光器输出功率的因素。利用分子束外延生长方法生长出GaAlAs/GaAs梯度折射率分别限制单量子阱材料 (GRIN—SCH—SQW )。利用该材料制作出的列阵半导体激光器室温连续输出功率达到 1 0W ,峰值波长为 80 6～ 80 9nm     

保偏光子晶体光纤激光器实验研究

以中心波长976 nm、输出功率70 W的半导体激光器作为泵浦源,掺镱双包层保偏光子晶体光纤为增益介质,采用法布里-珀罗光学谐振腔结构,利用后向泵浦,实现了波长约1 040 nm、最大功率5.3 W的激光输出,并就保偏光子晶体光纤在不同缠绕轴向及缠绕半径时输出激光的偏振特性进行了实验研究.     

光子晶体光纤拉曼激光器研究

利用100m非线性光子晶体光纤，以光纤光栅对作为谐振腔，研制成功了低阈值光子晶体光纤拉曼激光器．该光子晶体光纤拉曼激光器的闽值为2W，在抽运功率6．2W时，得到最大功率为1．8W．波长为1115．9nm的连续拉曼激光输出，拉曼半峰全宽为1．39nm，对应光-光转化效率29％，斜率效率41％．且在低功率连续光泵浦下观察到5级拉曼荧光．     

Tandem pumping architecture enabled high power random fiberlaser with near-diffraction-limited beam quality

In this contribution, we present the tandem pumping avenue leveraged performance scaling of random fiber laser to record 3 kW level with inherent temporal stability and near-diffraction-limited beam quality. The high power system employs a four-stage master oscillator power amplifier chain. The master oscillator is a half-opened cavity structured random distributed feedback fiber laser centered at 1080 nm and pumped by incoherent amplified spontaneous emission source. Narrowband random laser seed is selected by employing a spectral filtering module with a maximum output power of 1.08 W, full width at half maximum linewidth of 0.47 nm and spectral optical-signal-to-noise ratio of about 42 dB. As to the main amplification stage, for given 104 W pre-amplified random laser seed and 3.61 kW pump laser, an ultimate output power of 3.03 kW can be obtained,corresponding to an optical-to-optical conversion efficiency of 81.05%. Nearly single-transverse-mode amplified random laser can be achieved even at full power level for inherent high thermal modal instability threshold enabled by tandem pumping and inducing bending loss for high-order transverse-mode. Further performance scaling of this high power random laser system, such as power boosting, operation wavelength tuning and linewidth alteration, is the next goal.     

L-band可调谐掺铒光纤环形激光器的研究

提出一种新颖高效的L带波长可调谐掺铒光纤激光器,激光器采用环形结构,腔内利用两段掺铒光纤和一个光线光栅以提高泵浦效率。同时应用了基于光纤环形镜的可调谐滤波器作为腔内波长选择器和线宽压缩器。实验获得的激光输出可调谐范围达42 nm,输出功率超过1 mW,功率均匀度控制在1.75 dB以内,边模抑制比大于40 dB。     

红色AlGaInP激光器的特性及热特性分析

设计和制备了λ＝680nm的红色AlGaInP/GaInP应变量子阱激光器. 制得的未镀膜20μm脊型条形红色激光器的输出功率达到100mW,斜率效率0.56W/A,垂直和平行远场发散角分别为31°和9°. 未镀膜4m深腐蚀器件的功率可达10mW, 斜率效率为0.4W/A,峰值波长为681nm,峰值半宽为0.5nm. 不同腔长器件的特性显示器件的内损耗为4.27/cm,内量子效率达45%. 对不同腔长的器件进行了变温测试,得到器件的特征温度为120～190K.     

1480nm激光泵浦单模光纤受激拉曼效应实验研究

用拉曼光纤激光器产生的中心波长为1480nm的连续激光作为泵浦源,研究不同泵浦功率下76km常规单模光纤所产生的受激拉曼散射现象.实验中,泵浦功率从100mW到4W逐次注入光纤中.当泵浦功率增至2 2W时,观察到拉曼现象,发生泵浦能量向斯托克斯能量的有效转移,散射光强呈指数规律增长.在频移13 26THz处获得最大增益,呈现单峰斯托克斯光谱,其线宽大约为2nm,随着泵浦功率增强,基本保持不变.当泵浦功率增至2 5W时,呈现双峰斯托克斯光谱,斯托克斯峰442cm-1(13 26THz)处的峰值功率基本饱和,而485cm-1(14 6THz)处的尖峰却持续增长;且较短波长峰渐渐向长波长峰靠近,发生显著能量红移.     

大功率1064nm LD列阵组侧泵浦YAG固体激光器

本文论述了大功率列阵半导体激光器组侧泵浦YAG固体激光器的工作原理，并在此基础上进行了设计，制作，对激光器进行调试和性能参数测量。研制固体激光器技术指标为：3列3行9个20瓦808nm半导体线列阵激光器侧泵浦直径3mm的YAG棒。实现多模连续输出，工作波长1064nm，最大输出功率52．3瓦，光－光转换效率达29％。     

1.7μm波段全光纤掺铥宽带光源实验研究

设计并实验实现了一种结构简单的1.7μm波段全光纤宽带光源.采用传统的线型腔结构,利用1565nm高功率半导体激光器泵浦一段单模掺铥光纤,获得了中心波长为1833nm的自发辐射光谱.由于色散补偿光纤在大于1.7μm波段有较大损耗,在腔内接入该光纤使自发辐射光谱的中心波长移动到1.7μm波段.其中,泵浦源由1565nm半导体激光器和最高输出功率33dBm的铒镱共掺放大器组成.通过优化色散补偿光纤和掺铥光纤的长度,获得了宽带光源,其中心波长在1744nm,5dB谱宽87nm.为1.7μm光纤光源设计及研制提供参考.