小发散角量子阱激光器研究

使用三层平板波导理论分析了半导体量子阱激光器远场分布。针对大功率激光器讨论了极窄和模式扩展波导结构方法减小垂直方向远场发散角,得到了极窄波导结构量子阱激光器远场分布的简化模型,获得了垂直发散角的理论值,垂直方向远场发散角减小为28.6°;使用传输矩阵方法模拟了模式扩展波导结构量子阱激光器的近场光斑及远场分布,垂直方向远场发散角减小为16°。实验测试了极窄和模式扩展波导结构量子阱激光器的垂直发散角,理论结果与实验测试获得的发散角基本一致,实现了降低发散角的要求,获得了小发散角量子阱激光器。     

SHB阵列波导激光器的远场特性

本文对SHB阵列波导激光器的远场强度分布进行了理论分析,同时讨论了腔镜倾斜对其pairwise远场分布的影响。     

THz QCL波导结构研究与光束质量分析

THz量子级联激光器是理想的固态THz源,研究波导结构对激射光特性和远场光束质量的影响,是THz QCL设计中的关键。本文采用有限元方法对THz QCL双面和单面金属波导结构的限制和损耗特性进行分析,给出了限制因子、波导损耗和阈值增益随波导结构、激射波长等参数的变化关系。仿真实验结果表明:与单面金属波导相比,双面金属波导对光具有更好的限制作用,损耗也比较小,更适合做有源区的波导限制结构。在计算出波导中光场分布的基础上,又利用矢量衍射理论分析了THz QCL的光束质量,给出了不同波导宽度时出射光束的远场光束宽度和远场发散角,从应用方面为QCL的设计提供了一定参考。     

螺旋—圆柱波导系统特征值的研究

本文给出了螺旋－圆柱波导系统的特征方程，首次求得了此结构的复根模，推导出实根模，虚根模和复根模相互之间的分界条件，并给出了一些特征值曲线，最后，利用特征方程近似计算了一个螺旋－圆锥喇叭天线的远场辐射方向图，数值结果与实验进行了很好的比较。     

螺旋-圆柱波导系统特征值的研究

本文给出了螺旋-圆柱波导系统的特征方程,首次求得了此结构的复根模,推导出了实根模、虚根模和复根模相互之间的分界条件,并给出了一些特征值曲线。最后,利用特征方程近似计算了一个螺旋-圆锥喇叭天线的远场辐射方向图,数值结果与实验进行了很好的比较。     

大功率小垂直发散角980nm量子阱激光器

提出了一种新型非对称宽耦合波导结构,通过理论计算优化了结构中n型波导层和限制层厚度,并采用低压金属有机化学气相沉积方法生长了设计的器件结构.测试了器件的光电特性,1200μm腔长器件的阈值电流为590 mA,斜率效率为0.96 w/A,最大输出功率达2000mW;当注入电流为0.6 A时,其远场发散角为16.1°(θ⊥)×10.2°(θ//).实验结果表明:新型非对称宽耦合波导结构能实现器件大功率输出,有效减小器件远场垂直发散角,改善器件光束质量.     

耦合波导结构量子阱激光器的理论设计与分析

报道了一种具有垂直集成无源波导的耦合波导结构量子阱激光器的理论设计，它可以使垂直结平面方向的远场光束发散角得到有效的降低。通过数值计算分析，详细研究了结构参数对远场及阈值电流密度等的影响。结果表明，只需增加较小的阈值电流密度，即可使远场光束得到较大改善。经优化设计，可获得发散角为２１°的９８０ｎｍＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ量子阱激光器结构。     

具有GRIN—SCH量子阱结构激光器光波导及光场特性分析

本文给出了具有ＧＲＩＮ－ＳＣＨ结构量子阱激光器的光波导模型和详细的数值计算方法,并计算分析了ＡｌｘＧａ１－ｘＡｓＧＲＩＮ层中Ａｌ浓度和ＧＲＩＮ层厚度对等效折射率的影响,给出了ＧＲＩＮ层厚的最佳值范围;给出了宽接触ＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓＧＲＩＮ－ＳＣＨ量子阱激光器的近场分布三维图形,并由近场分布通过快速傅里叶变换求出了远场分布。计算得到的近、远场分布图形与实际器件测试得到的结果相符合。     

稳定工作的二次模半导体激光器

首次报道了一种稳定工作的二次模半导体激光器,该器件具有全新的远场特性.该器件的设计中采用了模式扩展层结构.利用模式扩展层抑制基模,加强二次模,并避免了模式不稳定的问题.使用常规的工艺手段成功制作了该器件,初步测试结果显示该器件的模式稳定,远场光斑为对称的三瓣结构,并且光功率与阈值电流均为正常水平.这种新器件的研制成功表明,这种特殊的器件结构能够造成半导体激光器的远场模式,而特殊的远场模式可能带来一些新的应用.     

射频激励增益波导CO2激光器的光强分布

提出了一种新的射频(RF)激励增益波导阵列CO2激光器技术。为了提高输出激光光束质量,增强多个波导通道之间模式的耦合,通过在上电极刻上等距离的凹槽,形成一个个并列的子电极,使增益在电极横向具有周期分布特征。同时使用表面刻有周期性凹槽的相移全反射镜,实现了远场光束的极强相干叠加。研究了其近场和远场的光强分布情况。在气压为10.0 kPa,10.7 kPa的情况下,近场为长20 mm的若干个尖峰分布,远场为中心压窄的极锐尖峰。随着时间变化,只有光强峰值变化,相对强度分布保持不变。     

特殊构型的相位锁定波导列阵CO_2激光器

提出一种获得波导列阵ＣＯ２激光器列阵各波导元相位完全锁定的特殊方法和新构型，观察到近场的光强分布和远场的对称态和反对称态的模场分布。     

增益导引(1×10)列阵波导CO_2激光器的实验研究

1 引言 列阵波导激光器的发展旨在提高激光功率的同时使器件的几何尺寸更加紧凑。以往的实验表明,空心脊波导结构在三列阵以上时便难以获得波导间相位的完全锁定,而交叉波导结构除外加相移波片外,也只能获得反对称模输出。 本文报告一种新结构的列阵波导CO_2激光器。其基本思想与增益导引半导体激光器列阵是一样的,即在波导中通过空间上为周期分布的增益区来获得列阵激光束,由相邻光束间辐射场的耦合来实现相位的同步锁定。     

大功率TEA CO2 激光远场发散角评估方法

在大功率激光远距离定向传输中,远场发散角是衡量其性能的一个重要参量。大功率TEA CO2激光具有功率高、光束直径大等特点,常规手段无法准确测量其远场发散角。为解决该难题,提出了一种利用激光光斑尺寸拟合分析法来评估大功率TEA CO2激光的远场发散角。首先,从理论上推导大Fresnel数多模高斯激光束远场发散角,分析了影响激光束发散角的主要因素;然后,采用光斑烧蚀法试验测量近场(20 m)光斑数据,基于光束质量(M2)因子理论拟合得出了激光光束质量和束腰大小,从而推导出激光束远场发散角;最后,对比分析了以上两种方法的计算结果,讨论了结果存在偏差的原因。结果表明,近场光斑数据拟合法可准确、便捷地测量大功率TEA CO2激光束远场发散角。     

激光重频对脉冲非稳腔TEA CO2激光远场传输特性的影响分析

为了研究TEA CO2激光重复频率对远场光束特性的影响,首先采用有限元方法计算了不同重复频率下反射镜的温度场和热变形分布,然后采用协方差矩阵法对镜面热变形进行了Zernike拟合,最后结合衍射的角谱传播理论和功率谱反演法分析了不同重频TEA CO2激光经过内光路热畸变作用后的远场光束特性。研究表明:在净吸收能量相同的情况下,随着重复频率的增大,反射镜的温度逐渐升高,热变形量逐渐增大,经过内光路热畸变作用后,远场光束的Sr和平均能量密度Ed逐渐减小,参数逐渐增大,光束质量逐渐变差;对于TEA CO2激光,重频为300 Hz的Ed值仅为10 Hz的40%,远场光束的峰值光强下降了43%,光斑展宽了近60%。文中的研究结果为TEA CO2激光发射系统的优化设计提供可靠的依据。     

Supermodes of hermite tapered arrays of vertical-cavitysemiconductor lasers

Two-dimensional arrays of vertical-cavity semiconductor lasers were prepared by mirror patterning. The size of the laser elements of the array was tapered according to the Hermite polynomial zeros, in order to achieve a multilobed far-field pattern, e.g., for applications as an array illuminator. Injecting short current pulses (~100 ns) to the N×N Hermite tapered vertical-cavity semiconductor laser array resulted in the lasing of anti-phase supermodes, similar to supermodes of uniform size but (N+2)×(N+2) laser arrays. Excitation by a long pulse resulted in a supermode localized on the larger elements of the array-exhibiting the desired multilobed far-field intensity pattern     

A coherent all-solid-state laser array using the Talbot effect in athree-mirror cavity

Lateral mode coupling in a diode-pumped Nd:YAG microchip laser array is demonstrated with a Talbot cavity for the first time. The relatively low laser gains of solid-state lasers compared with diode lasers and CO₂ lasers, to which the Talbot cavity has already been applied successfully, are solved by employing a novel auxiliary Talbot cavity configuration. A brighter twin-peak far-field pattern indicating an out-of-phase array mode, whose spot is 9.3 times smaller than that obtained by incoherent superposition of the individual microchip laser outputs, is obtained from the phase-locked microchip laser array with a mode-selecting slit. Without the mode-selecting slit, a far-field pattern with a single narrow peak is obtained, showing that the array is locked in an in-phase mode, presumably because of multiple reflections in the auxiliary Talbot cavity     

正支共焦非稳腔输出光束质量的研究

对横流电激励连续CO_2激光器正支共焦非稳腔的环形输出光束,进行了近场和远场光斑图样和强度分布理论计算及实验测量,两者基本一致.     

10W QCW operation of a proton implanted GaAlAs diode laser array

We report one thick layer of hard-baked photoresist mask.The laser array stripe pattern was defined by standard wet lithography.With this mask, a 10 W QCW(quasi-continuous wave) operation of a narrow proton implanted multiple stripe conventional single quantum well separate confinement heterostructure(SQW-SCH) GaAlAs diode laser array has been realized.These devices exhibit the lateral far-field radiation pattern of a phase-locked array of gain-guided semiconductor injection laser array. The twenty stripe laser array has a lateral far-field beam divergence full width at half maximum (FWHM) of less than 3°, and three twenty stripe laser array has a beam divergence in the plane of the junction of about 9°.     

列阵射频CO2激光器研制

本文介绍一种三列阵射频CO2激光器。采用藕合隙技术,获得相干光输出功率35W,效率约10%。测试了光斑远近场分布。