GaAlAs/ GaAs 半导体功率放大激光器的研究

研究一种GaAlAs／GaAs材料的高功率半导体功率放大激光器(LD—SLA)。器件为双异质结增异导引氧化物条形结构。采用直接耦合方式将半导体激光器(LD)与半导体功率放大器(SLA)集成一体，使单管芯输出光功率提高一个数量级。并在器件端面镀高反射膜和增透膜，使器件端面的反射率和透射率由不镀膜时的29％、71％提高到90％以上，进一步提高激光输出。保护器件端面、提高器件使用寿命。     

半导体光放大器的开发现状和市场预测

SOA是一种单程光放大的行波器件,具有类似于半导体激光器的结构,它由半导体材料(如InP)的增益(有源层)部分和无源部分组成,如图1所示。它和半导体激光器的主要差别是两个端面(即信号输入/输出端面)的反射率,sOA的两个端面镀有抗反射(AR)涂层(即增透膜),其增透率高达99.99％以上,     

连续16 W二极管端面泵浦混合腔Nd:YVO4板条激光器

在半导体泵浦的固体激光器中,激光晶体的热效应在很大程度上影响了激光器的能量输出和光束质量.为减小激光器中的热效应,介绍了用LD端面泵浦板条(slab)激光晶体,结合稳腔-非稳腔混合腔型(hybrid resonator)实现的板条激光器.在腔长为50 cm的情况下,得到了16 W连续输出,高泵浦功率时斜效率达到59%,同时进行了稳腔方向的热效应分析.     

80mW红光半导体激光器

三洋电机公司研制成应用于记录型 DVD脉冲输出 80 m W的单横模红光半导体激光器。过去大部分同类器件的输出为 5 0～ 6 0 m W,部分用于 RAM的器件输出为 70 m W。用于追记型 DVD- R和可重写型 RW、RAM系统的器件 ,数据写入速度是过去的 2倍。该半导体激光器的激光出射端面透明不吸收光 ,为防止端面破坏采用特殊结构。由于大幅度降低波导内的光吸收 ,因而提高了发光效率 ,降低了工作电流。输出 80 m W时的工作电流为 140 m A,振荡波长为 6 6 0 nm。80mW红光半导体激光器@车会生…     

全固态高输出功率单频Nd:YVO4/KTP激光器

利用光纤耦合输出的半导体激光器(LD)端面抽运Nd∶YVO4晶体,激光谐振腔采用四镜环形腔结构,通过KTP晶体内腔倍频,获得了高功率全固态连续单频绿光激光输出。根据临界相位匹配下椭圆高斯光束的倍频理论,通过旋转Nd∶YVO4晶体的方向选取合适的基频光偏振方向,使KTP晶体的走离角所在平面与谐振腔弧矢面平行,可提高内腔倍频转换效率。当抽运功率为20 W时,激光器最大单频绿光输出功率达4.8 W。作为对比,控制基频光偏振方向使KTP晶体的走离角所在平面与谐振腔子午面平行时,激光器最大单频绿光输出功率为4.1 W。对比两种情形下的实验结果,激光器的光-光转换效率从21.8%提高到25.5%。     

885 nm和808 nm LD抽运Nd∶CNGG 935 nm激光器热效应研究

从实验和理论两方面分析了808 nm和885 nm激光二极管(LD)端面抽运Nd∶CNGG 935 nm激光器的热透镜效应。当吸收功率为10 W时,在885 nm LD端面抽运情况下,Nd∶CNGG激光器的热透镜焦距约为808 nm LD端面抽运方式下的6.8倍。同时,利用885 nm LD端面抽运方式,晶体内部的温度梯度更小。利用808 nm和885 nm LD端面抽运方式,在抽运光束腰位置,Nd∶CNGG晶体内部最高温度分别为287.76 K和310.05 K。在抽运端面位置,晶体最高温度分别为285.78 K和317.18 K。相对于同等实验条件下的808 nm抽运方式,885 nm抽运下的Nd∶CNGG 935 nm激光器斜率效率提高了43%(从4.6%提高到6.6%),阈值降低了8%(从3.31 W下降到3.05 W)。     

多单元半导体激光器的高亮度光纤耦合输出

设计并研制了一种多单元半导体激光器的高亮度光纤耦合输出模块.激光器芯片采用分子束外延(MBE)方法生长的宽波导、双量子阱结构AlGaAs/GaAs激光器外延材料,激光器模块采用4只准直的单条形大功率半导体激光器,器件腔长为2 mm,发光区宽度为100μm,单条形器件的连续输出功率为5.0 W,每两只单条形器件的准直输出光束经过空间合束后再通过偏振合束,实现了多单元器件输出的高光束质量功率合成,采用简单的平凸透镜实现了合束光束与100μm芯径、数值孔径(NA)0.22石英光纤的高效耦合,耦合效率高达79%,输出功率达10.17 W,光纤端面功率密度达1.0×105W/cm2.     

激光二极管抽运的高光束质量的Yb∶YAG薄片激光器

演示了激光二极管(LD)端面抽运Yb∶YAG薄片固体激光器,抽运源是美国相干公司(COHERENT)光纤耦合输出半导体激光器,光纤输出芯径为800μm,在940nm处最大输出功率为1356W,由于光纤输出芯径较大,不利于抽运光和振荡光的模式匹配,为了得到较小的抽运光斑,采用了焦距比为30∶12的耦合透镜组压缩入射到晶体端面的抽运光光腰半径,晶体为原子掺杂浓度8at.%,几何尺寸为7mm×16mm国产Yb∶YAG晶体,整个实验装置采用温差电致冷(TEC)和循环水冷却方式,实验中得到了306W的连续激光输出,激光器的斜率效率为331%,测得M2因子在x和y方向分别为154和173,具有良好的光束质量。     

基于AlxNy绝缘介质膜的新型窗口大功率半导体激光器

提升半导体激光器的腔面抗光学灾变(COD)损伤的能力,改善半导体激光器的工作特性,一直是大功率半导体激光器器件工艺研究的难点.基于薄膜应力使基底半导体材料带隙变化的原理,采用直流磁控溅射方法在不同条件下溅射生成不同内应力的AlxNy绝缘介质膜.通过研究大功率半导体激光器腔面退化机理,借助AlxNy等应力膜设计制作了一种新型非吸收透明窗口结构的宽条形半导体激光器,使器件平均最大输出功率提高46.5%,垂直发散角达到21°,水平发散角达到6.1°,2000 h加速老化试验,其千小时退化速率小于0.091%.     

体布拉格光栅外腔半导体激光器前端面反射率对输出光谱特性的影响

采用反射式体布拉格光栅(VBG)实现半导体激光锁频是激光技术应用中的关键技术之一，进一步压窄半导体激光的输出光谱线宽、提高外腔效率是研究重点。采用微通道水冷半导体激光模块，利用衍射效率为18%的VBG构建激光外腔，分析了前端面反射率分别为0.02%、0.20%、0.40%时的输出光谱与外腔效率。研究结果表明，半导体激光前端面反射率的降低能够进一步优化半导体激光器的输出光谱，提高外腔效率，压窄输出光谱线宽，实现大驱动电流范围的激光锁频。对于前端面反射率为0.02%的半导体激光器，激光输出中心波长锁定在779.8 nm处，光谱线宽压缩至0.08 nm，温漂系数为6.25 pm·℃^-1，电流漂移系数为0.9 pm·A^-1，外腔效率达到106%，连续输出功率达到127 W。     

MOPA激光系统中LD抽运的单纵模主振荡器

在高重复频率、高光束质量的主振荡功率放大器 (MOPA)激光系统中 ,要求主振荡器输出的激光束具有稳定平滑的时间和空间分布 ,以及长的相干长度 ,即要求百分之百的单纵模几率和TEM0 0 模输出。随半导体激光器(LD)技术的进展 ,LD抽运的固体激光器 (DPSL)逐步成为MOPA激光系统中主振荡器的首选。故研究LD抽运单纵模固体激光器 ,对提高MOPA激光系统的性能 ,推动MOPA激光系统的发展和应用都具有重要的意义。通过合理排列光学元件在谐振腔中的位置 ,控制LD聚焦点在Nd∶YAG中的深度 ,大大减小驻波效应对模式的影响 ,研制成功LD端面抽运 ,并采用消除LN晶体电光调Q中“光弹效应”技术的固体激光器。不用附加选模元件 ,获得 5 0～ 10 0 μJ较大能量的单纵模激光。在重复频率 4 0Hz时 ,输出能量 90 μJ ,脉宽约 12ns,长时间运转保持单纵模几率 10 0 % ,能量稳定性± 1.5 % ,满足了MOPA激光系统对主振荡器的要求     

CATV光网络设备原理及应用:第七讲光发射机的核心控制功能电路

(上接第16期) 由于半导体激光器对温度变化很敏感,因而稳定激光器的光输出是一个重要问题.温度的变化和器件的老化给激光器带来的不稳定因素主要表现为:①激光器的阈值电流随温度成指数规律变化,并随器件的老化而增加,从而使输出光功率发生变化.②随着温度升高和器件老化,激光器的电光转换效率降低,从而使输出发生变化,另外随着温度的升高,半导体激光器的发射波长的峰值位置移向长波.     

MQW—LD泵浦Nd:YAG固体激光器

半导体激光泵浦的固体激光器(DPL)是一种高效率、紧凑、稳定、长寿命的相干光源。由于它兼并了半导体激光和固体激光器的双重优点,在科学研究、医学、工业和军事上有着广泛的应用前景。近几年来在国际上发展极为迅速,已成为激光学科的重要发展方向之一。 我们实现了国产双异质结二极管激光器列阵(DH—LD)泵浦固体激光器输出,本文首次报道用国产多量子阱二极管激光器(MQW—LD)泵浦Nd:YAG固体激光器输出     

激光二极管抽运的高光束质量的Yb

演示了激光二极管(LD)端面抽运Yb∶YAG薄片固体激光器,抽运源是美国相干公司(COHERENT)光纤耦合输出半导体激光器,光纤输出芯径为800 μm,在940 nm处最大输出功率为13.56 W,由于光纤输出芯径较大,不利于抽运光和振荡光的模式匹配,为了得到较小的抽运光斑,采用了焦距比为30∶12的耦合透镜组压缩入射到晶体端面的抽运光光腰半径,晶体为原子掺杂浓度8 at.-%,几何尺寸为φ7 mm×1.6 mm国产Yb∶YAG晶体,整个实验装置采用温差电致冷(TEC)和循环水冷却方式,实验中得到了3.06 W的连续激光输出,激光器的斜率效率为33.1%,测得M2因子在x和y方向分别为1.54和1.73,具有良好的光束质量。     

激光二极管抽运的高光束质量的Yb:YAG薄片激光器

演示了激光二极管(LD)端面抽运Yb:YAG薄片固体激光器,抽运源是美国相干公司(COHERENT)光纤耦合输出半导体激光器,光纤输出芯径为800μm,在940 nm处最大输出功率为13.56W,由于光纤输出芯径较大,不利于抽运光和振荡光的模式匹配,为了得到较小的抽运光斑,采用了焦距比为30:12的耦合透镜组压缩入射到晶体端面的抽运光光腰半径,晶体为原子掺杂浓度8 at.-%,几何尺寸为φ7mm×1.6 mm国产Yb:YAG晶体,整个实验装置采用温差电致冷(TEC)和循环水冷却方式,实验中得到了3.06 W的连续激光输出,激光器的斜率效率为33.1%,测得M2因子在x和y方向分别为1.54和1.73,具有良好的光束质量.     

CATV光发射机原理及应用（4）

由于半导体激光器对温度变化很敏感，因此稳定激光器的光输出是一个重要问题；温度的变化和器件的老化给激光器带来的不稳定因素主要表现为：(1)激光器的阈值电流随温度成指数变化规律，并随器件的老化而增加，从而使输出光功率发生变化。(2)随着温度升高和器件老化，激光器的电光转换效率降低，从而使得输出变化；     

连续波可调谐内腔光学参量振荡器及橙红光源

报道了利用半导体激光器(LD)端面抽运的钒酸钇(Nd∶YVO4)激光器作为抽运源,多周期周期极化铌酸锂(PPLN)为非线性晶体的连续波内腔光学参量振荡器(OPO)及基于此的连续波可调谐橙红光光源。为实现OPO的连续波运转,采用了内腔抽运方式,并对谐振腔进行了合理设计。实验得到调谐范围1406~1513 nm的信号光及3.66~4.1μm的中红外闲频光连续波输出,在10.9 W的LD功率下,最大输出功率分别为输出波长1500 nm处的820 mW和3.86μm处的195 mW,相对LD功率的转换效率分别为7.5%和1.8%。利用BaB2O4(BBO)晶体对OPO的1064 nm抽运光和1.4~1.5μm信号光进行内腔和频,获得了调谐范围606~624 nm的橙红波段连续波输出,最大输出功率为624 nm处的120 mW,转换效率为1.1%。     

端面反射率对半导体激光器微分功率特性的影响

从理论和实验上研究了端面反射率对半导体激光器微分输出功率等特性的影响。研究表明,用镀膜方法适当地降低半导体激光器输出端面反射率,有助于增大输出功率和提高外量子效率。     

双包层光纤激光实现20 W激光输出

高功率双包层光纤激光器是国际上新近发展的一种新型固体激光器件 ,它具有散热面积大、光束质量好、体积小巧等优点 ,同常规的体积庞大的气体激光器和固体激光器相比 ,均占有明显的优势 ,已逐渐发展成为高精度激光加工、激光雷达系统、空间技术、激光医学等领域中的重要候选者。最近 ,我们在原 4 .9W双包层光纤激光器研究的基础上 ,通过研究抽运源半导体激光器 (LD)的光谱特性对光纤激光输出特性的影响 ,改用中心波长约在 975nm的LD替代原 915nm的LD。通过不同抽运输出对耦合吸收效率影响的研究 ,改用准直输出的功率LD替代光纤耦合输出…     

专利

日本东京NEC公司的K.Kurata提出一种半导体激光器与光纤耦合的方法。用颗粒直径为8—20μm的磨料抛光光纤的端面。用光学方法使半导体激光器发出的光通过光纤端面近贴半导体激光器输出端与光纤芯耦合。光纤端面的平均粗糙度为0.04μm—0.06μm。(美国专利号:5668902)(No.67)