小角度V型腔外腔光谱合束技术研究

CIOMP OpenIR

	小角度V型腔外腔光谱合束技术研究
	赵宇飞
学位类型	硕士
导师	佟存柱
	2018
学位授予单位	中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)
学位授予地点	中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)
学位名称	硕士
关键词	半导体激光器光谱合束光束质量亮度
摘要	半导体激光器具有电光转换效率高、体积小、重量轻、工作波段范围广的优点,在激光泵浦、材料加工、光纤通讯和传感等领域有着重要的应用。基于宽区波导和大光腔技术,半导体激光的功率得到了大幅提升,但宽区波导导致慢轴光束质量较差。合束技术是改善半导体激光器光束质量、提高激光亮度的有效方法。基于外腔的光谱合束方法已经证明了连续功率8kW、光束质量M~2~11的半导体激光光源,是目前所有合束方法中实现的光束质量和亮度最高的一种方法。然而这种方法存在一个光束质量的极限,即合束后激光系统的光束质量可以接近但无法超越单元器件的光束质量。这导致要想进一步提升激光合束系统的光束质量,只能提高单元激光芯片光束质量。为此,本文主要研究从合束的基本原理和方法上来突破光谱合束的光束质量限制。本文围绕半导体激光光谱合束方法的光束质量限制问题开展研究,从外腔光谱合束基本原理入手,通过理论和实验研究提出创新的解决方法,实现光束质量的突破,获得如下研究成果:1.提出小角度V型腔外腔光谱合束方法,该方法突破了MIT林肯实验室提出的外腔光谱合束光束质量极限。获得快慢轴M~2因子分别为2.31和3.76的激光输出,该光束质量为目前商用线阵合束后同等功率下最优。申请美国发明专利一项和中国发明专利一项(201711171795.2)。2.利用V型外腔反馈方法提高宽区半导体单管激光器光束质量,获得亮度为192.05 MWcm~(-2)sr~(-1)的光束输出,该亮度是原激光器同电流工作下的6.5倍。3.在半导体外腔光谱合束的理论基础上实现了单个980 nm半导体激光器线阵的外腔光谱合束,获得21.9 W的连续激光输出。分别选择焦距为250mm、300mm、400mm的傅里叶透镜作为传输透镜搭建合束系统,分析了三个合束系统的功率、光束质量和光谱,验证了傅里叶透镜焦距和合束后光谱宽度的关系。
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.ciomp.ac.cn/handle/181722/61697
专题	中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	赵宇飞. 小角度V型腔外腔光谱合束技术研究[D]. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所). 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所),2018.

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小角度V型腔外腔光谱合束技术研究.caj（5138KB）	学位论文		开放获取	CC BY-NC-SA	请求全文