分立型半导体激光器线阵温度场分析

目的 研究半导体激光器线阵的温度场分布 ,为设计冷却方案提供理论依据 .方法 用分离变量法推导简化后系统的温度场分布函数 ,获得理论最高温度所在位置 ;建立合理的有限元模型 ,在 ANSYS系统上进行数值仿真 .结果 得到系统稳定后的温度场分布图 ,确定了半导体激光器线阵在整个工作时间内的最高温度及其所在位置 .结论 根据简化后的数学模型 ,用有限元法得到的温度场分布与用分离变量法进行的理论分析得到的结论相一致 .

光纤型半导体激光器线阵工艺研究

采用计算机控制技术、激光器调制技术、光纤耦合技术、微透镜聚焦技术,研究了半导体激光器的线阵.利用线阵组合原理展示了半导体激光器线阵技术的原理和实现过程,扩展了线阵技术在快速成型、显示技术等方面的应用领域.

多线阵半导体激光器的单光纤耦合输出

设计并研制了一种多线阵半导体激光器的高亮度光纤耦合输出模块.激光器芯片采用了分子束外延方法生长的宽波导、双量子阱结构AlGaAs/GaAs激光器外延材料,激光器模块采用6只准直的线阵半导体激光器,器件腔长为1.2mm,单个发光单元宽度为100μm,发光单元周期为500μm,单线阵器件包括19个发光单元,单线阵器件的连续输出功率为50W,每只单线阵器件的准直输出光束经过空间合束后再通过光束对称化变换实现了多线阵器件输出的高光束质量功率合成,采用平凸柱透镜实现了合束光束与400μm芯径、数值孔径0.22石英光纤的高效率耦合,整体耦合效率达到65%,最大耦合输出功率达到195W,光纤端面功率密度达到1.55×105W/cm2.

高功率线阵半导体激光器光纤耦合设计

本文通过分析高功率线阵半导体激光器的激光输出特性,设计了一种微台阶反射镜阵列对其进行光束变换,并分别采用几何光线追迹法和高斯光束的ABCD定律,模拟计算了光束变换情况。计算结果表明,本文设计的光束变换系统。可将10mm宽的线阵半导体激光器的输出激光耦合进一根芯径为800μm,数值孔径NA≥0.37的光纤中。

采用组合透镜阵列准直半导体激光器线阵

为了满足半导体激光器线阵的远距离应用要求,需要对激光束进行准直处理。提出了一种由垂直双半圆柱透镜组合阵列构成的准直器,采用光线追迹的方法推导了激光束通过准直器的传输方程,分析了光线出射角与透镜阵列参数之间的关系,得出了准直器的最优设计参数,然后在Zemax-EE非序列模式下仿真了此准直器的三维效果图以及探测器成像效果,得到的激光光斑接近于矩形,非相干照度集中在中央区域,并且经过准直器后的发散角大约为3mrad。设计的准直透镜可以同时压缩快慢轴的激光束发散角,制作简单,安装方便。

半导体激光器线阵的瞬态热特性研究

针对半导体激光器线阵,建立了二维的热传导模型,模拟计算得到了半导体激光器线阵的二维瞬态温度分布。分析表明器件温度随时间的变化过程可分为三个阶段:在加电后几十微秒的时间内,发光单元之间未出现热交叠,不同填充比的线阵器件的温度基本一致;在几十微秒到几十或几百毫秒之间,大填充比结构线阵的发光单元之间先发生了热交叠,温度上升较快;微通道制冷的器件在几十毫秒之后温度达到稳定,平板热传导热沉封装的器件在几百毫秒之后温度才达到稳定。热传导热沉封装时,在相同的注入电流密度下,高填充比器件的发光单元之间出现温差更快。

Talbot外腔压窄线阵大功率半导体激光器输出谱宽

线阵半导体激光器(LDA)内部发光元周期排列,基于Talbot效应,改进传统Littrow外腔窄线宽系统,在Littrow外腔中置入反射率为20%平平镜构成Talbot外腔以进一步窄化激光器输出谱宽,并将外腔窄线宽输出通过铷池进行吸收实验。实验结果表明:铷池对Tablot外腔输出吸收系数比Littrow外腔吸收系数相对提高42.9%,说明Talbot外腔能有效提高外腔输出谱宽的均匀性,提高半导体激光器泵浦效率。

高功率半导体激光器光纤耦合线阵技术

研究高功率半导体激光器的光纤耦合和光纤输出端密排成线阵的技术。论述了微柱面透镜对高功率半导体激光器椭圆光束的准直原理 ,计算了剩余发散角 ,设计了光纤耦合器件和光纤输出端密排成线阵的夹具。这种方法耦合效率高 ,线阵中各激光元地址可设定 ,并可对各激光元输出功率进行调制。它作为能量型器件 ,可在激光显示技术 (LDT)和选择性激光烧结快速成型 (SLSRP)

横向微堆积大功率半导体激光器线阵的制备

提出了一种横向微堆积大功率半导体激光器线阵的新结构,在相同的注入电流下提高了器件的输出光功率,有效缓解了大电流下的器件热烧毁和光学灾变性毁坏(COD)。制备了横向微堆积三有源区半导体激光器线阵列,在50A的工作电流下,其输出光功率可达到79.3W,斜率效率可达1.81W/A,是传统单有源区bar条的两倍多。

基于半导体激光器的快速成型能量源

针对快速成型技术中存在的问题,提出了一种可选址驱动的半导体激光器线阵能量源新方案.在计算机软件与硬件控制下,以带尾纤的低功率半导体激光器光纤输出端集成的方法设计和实现了选址驱动能量源线阵雏形.用两组半导体激光器光纤输出端线阵交错排列补偿以形成一维长度为10mm、宽度为0.25mm连续线阵能量源.该方案原理可行,为将来实现高功率半导体激光器阵列在快速成型技术中的应用提供了坚实的基础.

高功率半导体激光器光束整形的设计和实现

为了使线阵半导体激光器光束能更好应用于激光远程无线电力传输,设计了基于光楔-曲面镜-棱镜组的线阵半导体激光束整形系统,采用数值计算方法,取得了系统中各元件的参量及理论整形效果。在此基础上加工出实物元件,搭建整形系统。实验中测得整形后的激光光斑尺寸为9.9cm×9.6cm,能量均匀度为68.9%,系统能量传输效率为71.3%,光束质量可满足接收端的光电池对激光空间均匀性的要求。最后分析了仿真系统与实验系统间产生差异的原因。结果表明,该系统可同时实现激光束阵列快轴和慢轴方向的扩束与准直,并能够调节输出光斑的形状及光强均匀度,且采用光学元件数量较少。光电池组件是激光无线电力传输过程的关键元件,该设计对激光转换效率的研究有较重要的实用价值。

半导体激光器

TN248.4 2001020889超低阈值红色垂直腔面发射激光器=Ultralowthreshold red vertical-cavity surface-emittinglasers[刊,英]/程澎,高俊华,康学军,林世鸣,张光斌,刘世安,胡国新(中科院北京半导体所.北京(100083)//半导体学报.—2000,21(1).-28-32Visible Vertical-cavity Surface-emitting Lasers(VCSELs)have been designed and fabricatd by usingmetalorganic vapor phase epitaxy.Using the 8λ opticalcavities with 3 quantum wells in

半导体激光器

TN248.4 2002010200大功率激光二极管的微片棱镜堆光束整形和光纤耦合输出=Micro - prism stack beam shapers for highpower laser diode arrays[刊,中]/石鹏,李小莉,张贵芬,郭明秀,陆雨田(中科院上海光机所,上海(201800))∥光学学报.—2000,20(11).

半导体激光器

TN248.4 2003042527红色AlGaInP激光器的特性及热特性分析=Characteristicsof AlGaInP red laser diode and its thermal property analysis[刊,中]/郭伟玲(北京工业大学电子信息与控制工程学院.北京(100022)),廉鹏…∥北京工业大学学报.-2002,28(4).-423-425设计和制备了λ=680 nm的红色AlGaInP/GaInP应变量子阱激光器。制得的未镀膜20 μm脊型条形红色激光器的输出功率达到100 mW,斜率效率0.56 W/A,垂直和平行远场发散角分别为31°和9°。未镀膜4 μm深腐蚀器件的功率可达10 mW,斜率效率为0.4 W/A,峰值波长为681 nm,峰值半宽为0.5 nm。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120～190 K。图5参6(李士范)

高占空比、高功率线阵二极管激光器封装技术

对高占空比、高功率线阵二极管激光器的封装技术进行了研究 ,给出了封装器件性能测试结果 :在占空比 2 0 % ( 2 0 0μs,1 0 0 0 Hz)时获得峰值功率大于 4 0 W的激光输出 ,1 0 0～ 1 0 0 0 Hz重复频率下 ,输出激光中心波长为 80 5～ 80 8nm,谱线宽度 3 .2～ 4 .2 nm,激光起伏小于 1 %。

长春光机所研制出百瓦级微小型垂直腔面发射半导体激光模块

中国科学院长春光学精密机械与物理研究所大功率激光研究组开发出了利用4个高功率垂直腔面发射半导体激光器（VCSEL）单管串接形成的百瓦级980 nm波段高功率准列阵模块。该模块采用全自主化设计的芯片结构及模块结构,模块尺寸仅有2.2 mmX2.2 mm,输出功率高达210 W,这是单管VCSEL模块迄今为止所报道的最高功率指标。

基于激光-线阵CCD技术的轧辊磨损度检测系统

应用激光-线阵CCD检测技术,提出了一种高速、高精度轧辊磨损度检测方法。阐述了激光-线阵CCD检测系统原理、系统组成与检测过程,采用梯度强度均值法对CCD信号进行处理,有效地降低了噪音对成像质量的影响,提高了处理数据的速度,解决了去噪、边缘检测和特征信息提取等关键技术,提高了系统的检测精度与分辨率。实验证明,该系统的测量精度达到了实际生产过程的要求,为实现轧辊磨损度在线检测的高速化、精确化、自动化提供了一种新方法。

半导体激光器线阵光束扭转对称化的实验研究

利用双焦望远系统和扭转柱透镜系统实现了半导体激光器线阵(LDbar)的扭转对称化,对称化后的光束在x和y两个方向的光束宽度、发散角和光束参量积接近相等,极大地改善了半导体激光器线阵光束的不对称性和像散特性,进行了以上变换的理论分析和实验研究。作为应用实例,用对称变换后的光束进行了抽运固体激光器的实验,激光器基模输出的效率比用不变换前的光束有明显提高。

半导体激光器线阵的棱镜组光束整形器和光纤耦合输出

针对半导体激光器线阵输出光束快慢轴方向光参数积不对称问题,提出并制作了基于直角棱镜片的光束整形器,其具有结构简单紧凑,制作安装容易的特点。通过数值仿真和实验对光束整形器进行了分析,研究表明整形器实现了半导体激光器线阵输出光束的对称化,并且光束经过透镜聚焦后对数值孔径为0.46,直径为200μm的光纤进行耦合,效率为53%。

高功率、高效率线阵半导体激光器的阳极氧化制备方法

在分子束外延(MBE)生长的基础上,采用脉冲阳极氧化工艺制作了非对称、宽波导InGaAlAs/AlGaAs/GaAs应变双量子阱(DQW)结构准连续(QCW)线阵半导体激光器,实现了808 nm波段线阵激光器的高效率、高功率运转。脉冲阳极氧化工艺主要用于器件工艺中的蚀刻与绝缘膜制备,电解液采用乙二醇∶去离子水∶磷酸∶2%盐酸的体积比为40∶20∶1∶1的混合溶液。研制的准连续线阵半导体激光器的填充因子约为72.7%,100 Hz,200μs准连续工作条件下的阈值电流约为24 A,斜率效率达到1.25 W/A,最大电-光转换效率达到51%。