用于荧光显微技术的多波长激光耦合系统

为了满足荧光显微镜技术对多波长单模耦合输出激光的需求,研究了400~680 nm内多波长激光耦合进单模光纤的技术,设计了三片式耦合透镜组很好地消除了不同波长耦合时的色差以提高耦合效率,同时考虑光纤耦合调试难度大的问题,设计了能快速简单完成耦合调节的耦合光纤部件结构以及耦合调试的方法,通过实验测试荧光成像常用的4种波段激光(405,488,561,638 nm),耦合效率均大于65%。实验结果达到了较高的光纤耦合水平,证明该多波长激光耦合器性能优异。同时,由于耦合器装调简单且成本低,本文的工作具有进一步商业化的价值,且为多波长单模耦合激光器国产化打下了坚实的基础。

全光纤激光器实现kW级功率输出

搭建了一台全光纤结构的光纤激光器。采用双端泵浦结构,共有36个泵浦输入端。在使用其中的24个泵浦输入端,泵浦功率为1 477 W时,获得了1 008 W高功率输出,光光转换效率为68%。输出激光的中心波长为1 082 nm,半波全宽为3 nm。目前激光器输出功率受限于泵浦功率,增加泵浦源的数目有望进一步提高输出功率。

高效率半导体激光器光纤耦合模块

随着半导体激光光源在激光加工领域的应用不断扩展,以激光二极管阵列制成的光纤耦合模块由于存在耦合效率低的缺点,已不能满足激光加工低成本的需求,因此研制高耦合效率的半导体激光器光纤耦合模块变得十分重要。本文将8只波长为808 nm、输出功率为5 W的单管半导体激光器通过合束技术耦合进光纤,制备了一种高效率的半导体激光器光纤耦合模块。光纤芯径为200μm、数值孔径(NA)为0.22,光纤输出功率为33.2W,耦合效率超过83%,这种高效率半导体激光器光纤耦合模块,可用于激光打标、塑料加工等领域。

基于半导体激光光纤组件的激光准直仪

介绍一种基于半导体激光光纤组件的激光准直仪 ,讨论了使用角锥棱镜作为活动靶镜的测量原理 ,给出了准直仪的软硬件设计方案。通过各种实验表明 ,本准直仪可直接应用于工业测量。

基于偏振复用技术的半导体激光加工光纤耦合模块

与半导体激光Bar条相比,单管半导体激光器具有光束质量好,寿命长等优点,但由于其输出功率小,故在激光加工等领域的应用受到限制。为提高单管半导体激光器的输出功率,提出了基于偏振复用技术对多个单管半导体激光器进行光纤耦合的方法。首先,将16只808nm单管半导体激光器分成两个单元,通过空间合束将每个单元上的激光器发出的光合成一路;然后,利用偏振复用技术将两个单元发出的光束再次合束,通过自行设计的聚焦系统将合束后的光束耦合进光纤实现光纤输出,从而提高了半导体激光器光纤耦合模块的功率水平。实验显示,当工作电流为5.8A时,通过芯径为200μm、数值孔径(NA)为0.2的光纤的输出功率为67 W,耦合效率达到84%。此模块在功率和光束质量方面满足激光塑料焊接等应用的要求。

LD泵浦瓦级单模高掺铒中红外光纤激光器(英文)

中红外激光在激光医疗、激光光谱学和红外对抗等领域有着广泛的应用前景.为了获得结构紧凑、便携性好的中红外激光源,采用975nm半导体激光器泵浦高掺铒氟化物双包层光纤实现了2.8μm的中红外光纤激光输出.将光纤耦合输出的中心波长为975nm的半导体激光,经过消像差非球面透镜系统耦合进双包层光纤,激光谐振腔由高反镜和具有4%菲涅耳反射率的光纤端面组成,当注入到增益光纤的泵浦功率高于0.37 W时,获得了中红外激光输出.实验结果表明:中红外光纤激光器中心波长为2.785μm,谱宽0.9nm;工作阈值为0.37W,最大输出功率为0.98W,斜率效率为17%,激光工作模式为单模.利用高掺杂浓度铒离子间的能量转移上转换,获得了高效率瓦级单模中红外光纤激光输出.

空间激光与单模光纤和光子晶体光纤的耦合效率

为了设计最优光纤耦合系统,利用高斯模场近似单模阶跃光纤的模场和大模面积光子晶体光纤的模场,推导出了理想情况下空间激光与这两种光纤的耦合效率解析表达式以及光纤端面相对于耦合系统存在横向偏移和端面倾斜时的耦合效率解析表达式。基于上述理论表达式计算了空间激光与光纤的耦合效率,并通过实验验证了此理论表达式的有效性。理论计算和实验均证实了单模阶跃光纤对于横向偏移更敏感,当横向偏移量等于单模光纤的纤芯半径时所对应的耦合效率只有20.25%,为理论最大值的1/4;而大模面积光子晶体光纤对于端面倾斜更加敏感,当端面倾斜2°时对应的耦合效率只有40.5%,为理论最大值的1/2。所提出理论表达式和实验方法完全可以为设计光纤耦合系统提供准确的参数。

基于单发光区芯片的大功率光纤耦合激光器的输出远场特征分析

为研究光纤耦合激光器的输出远场特征,基于ZEMAX光学设计软件,模拟了基于单发光区激光器芯片的多种光纤耦合结构,分析了不同耦合结构的输出远场特征。模拟结果表明:单管耦合输出远场分布通常为中间亮、边缘暗的圆形光斑。当准直后的光束快慢轴光束尺寸基本一致时,远场输出光斑均匀性会得到极大改善;当存在光纤轴心角向误差(大于1°)时,远场输出光斑的均匀性会明显降低。多单管耦合时,单管之间的台阶高度若大于准直后的快轴光斑尺寸,则对应的远场输出为有暗区的同心圆环,单管的数量对应圆环的数量。为了提高输出远场分布的均匀度,应严格控制合束单管之间的台阶高度。

半导体激光器到单模光纤的高效耦合技术

本文在阐述了半导体激光器到单模光纤的耦合损耗来源之后，对几种典型的耦合技术作了较为详细的分析和比较，明确了增大数值孔径、减小系统球差和椭圆度校正三个主要因素对进一步提高耦合效率的意义。最后，探讨了耦合技术的发展前景。

星间激光通信发射终端耦合单元的研究

针对星间光通信系统的要求,采用一种新型的半导体激光耦合方案,用前后正交的非球面柱面透镜准直半导体激光束,再经渐变折射率(graduated refractive index,GR IN)自聚焦透镜聚焦,把光束耦合入单模光纤。就此耦合单元,对耦合效率随半导体激光器的位置偏离及角度偏移进行了研究,在光纤尾纤处测得了输出功率随驱动电流的变化关系,单模运行的半导体激光二极管经耦合后的出纤功率可以达到80mW。结果表明,耦合效率随位置偏离及角度偏移的变化灵敏度都不高,这可以满足星间光通信的要求。

激光二极管与单模保偏光纤的耦合分析

给出一种处理激光二极管经透镜与单模保偏光纤耦合的精确方法，讨论了透镜参数、耦合形式、激光二极管像散对耦合效率的影响。

光纤光栅可调谐半导体单模超短光脉冲的研究(英文)

本文利用光纤光栅形成外腔反馈 ,得到量子阱半导体激光二极管单模超短光脉冲 .其光谱线宽约为 0 .4nm,脉冲宽度约为 60 ps.并利用调谐装置 ,改变光纤光栅的反射波长 ,得到不同波长的超短光脉冲 ,其波长可长期稳定 .

基于公共环形腔耦合的光纤激光器相干合成技术

为提高光纤激光器无源自调整相干合成阵列的效率、稳定性和可扩展性,提出了基于公共光纤环形腔耦合与单模光纤滤波的光纤激光器相干合成方案。将多个2×2的光纤耦合器分别插入各单元激光器的谐振腔,利用耦合器余下的端口,两两相连构成公共环形耦合腔。采用单模光纤滤波技术,提高了各输出激光束之间相位锁定的稳定性。利用该方案在实验上实现了三路光纤激光器的被动锁相输出,实验测得的远场干涉光斑、输出功率及光谱均表明该方案适于构建性能较好的光纤激光器相干合成阵列。

基于光纤传输的无人值守远程数采实时监控系统

为检查强辐射环境下无人值守远程数采的工作状态,根据半导体激光二极管直接调制原理,设计了控制指令通过光纤传输的实时监控系统。该系统可同时产生幅度分散性小于0.5%、时间分散性小于50ps的四路标准信号和四路触发信号,标准信号与触发信号时间间隔晃动小于1ns,可同时对四通道无人值守远程数采的工作状态及数据传输链路进行实时检查。

柱状楔形微透镜光纤与半导体激光器耦合效率研究

为了提高半导体激光器与光纤耦合的耦合效率和失配容忍度,提出了利用带柱状楔形微透镜的多模光纤与大功率单片式宽发射域半导体激光器进行耦合的新技术。采用光线追迹的方法,进行数值模拟。通过对光纤微透镜结构参数进行优化,得到了高达99%的理论耦合效率。同时,还在理论上讨论了耦合时在光线传输方向上的失配容忍度。在实验中,得到了最高为87.06%的耦合效率。

半导体激光器到单模光纤耦合技术的现状及发展趋势

简要阐述了半导体激光器到单模光纤的耦合损耗来源，详细介绍和分析了耦合技术的发展和现状，并探讨了耦合技术的发展趋势。

激光二极管与单模光纤自动对准搜索算法

针对激光二极管与单模光纤的自动对准,从搜索路径规划和参数选择出发,给出五自由度自动对准搜索算法解决方案,为了提高搜索效率,提出新的指数函数拟合算法应用到XY平面的搜索过程中,给出了算法的基本原理和实现方法。实验证明,与爬山法相比,这种算法由于减少了采样点数而缩短了搜索时间,从而提高了自动对准的速度。

半导体激光器与单模光纤对准平台运动误差分析

为了实现半导体激光器与单模光纤快速精确耦合对准,需分析对准平台的扰动特性.首先,基于半导体激光器与单模光纤的对准误差,构建了五维对准平台.然后,针对半导体激光器与单模光纤对准过程中运动误差的随机性问题,运用多体系统理论,建立了对准平台的拓扑结构模型,并分析了其运动过程中的位姿,得到了半导体激光器末端点运动误差模型.最后,利用Monte Carlo方法,结合该运动误差模型,对运动误差进行了概率分析.结果表明:在不考虑静止误差的情况下,半导体激光器末端点的位置在x、y和z三个方向的运动误差近似为中间高两边低的对称分布.此分析可为对准过程中运动误差补偿提供数据参考.

976nm单管激光器光纤耦合技术研究

对典型量子阱激光器的光束特性和光纤特性进行了简要分析,在此基础上,利用光线踪迹理论,对光纤激光器所用976 nm泵浦模块的耦合光路进行设计,并采用光学设计软件Tracepro对设计的光路进行模拟。通过对C-mount封装的单管进行耦合试验,测得90μm条宽激光器耦合到105μm芯径时,数值孔径NA=0.22楔形光纤(未镀增透膜)的耦合效率可高达92%;100μm条宽激光器耦合到105μm芯径时,NA=0.22楔形光纤(未镀增透膜)的耦合效率可达80%以上。将测量得到的结果和理论的模拟结果进行比较,分析了影响耦合效率的原因。

基于光束填充的多单管半导体激光器光纤耦合

为了进一步提高多单管半导体激光器的输出功率,通过对常见的阶梯型多单管半导体阵列进行分析,提出在光斑尺寸较小的慢轴方向对光束进行填充,在同样的耦合条件下,使更多的激光能量耦合进光纤中,实现更高功率的输出。文中使用光参数积作为评价光束质量的指标,论证了慢轴光束填充的可行性,利用ZEMAX仿真软件对8路常见阶梯型多单管半导体阵列和12路填充阵列进行对比仿真,在不影响耦合效率的前提下,实现了将12路波长为860 nm、输出功率3 W的单管半导体激光器耦合进芯径105μm、数值孔径0.22的光纤中,光纤输出功率为33.4 W,光纤耦合效率为92.78%。仿真结果表明,对慢轴方向进行光束填充可以在一定程度上提高多单管半导体激光的功率输出。