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半导体激光器输出光束整形设计

作　者: 战利伟
导　师: 高欣
学　校: 长春理工大学
专　业: 光学工程
关键词: 半导体激光器多模光纤光纤耦合光束准直双曲面透镜
分类号: TN248.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着科学技术的迅速发展,半导体激光器在国民生产和生活中,日益发挥着主要作用。由于大功率半导体激光器具有体积小、寿命长、光电转换效率高、输出功率密度高等特点,广泛应用于众多领域：如医疗、军事、光通讯和加工等。但是由于半导体激光器本身存在着固有的缺陷,其发光面积在平行于p-n结方向上为100μm,在垂直于p-n结方向上为1μm,快慢轴发光单元尺寸的严重不对称性,使得其激光束发散角大、像散严重,这样限制了其在许多领域的应用。本文主要针对半导体激光器的结构缺陷,利用ZEMAX软件来对半导体激光器输出光束进行整形仿真。接下来利用双曲面透镜的外形尺寸(L×w×T)为2mm×2mm×1mm,快、慢轴的焦距分别为0.072mm、0.472mm来压缩器激光器的发散角,接下来对压缩后的半导体激光器输出光束进行光纤耦合模拟。将准直后的半导体激光器的光束耦合进芯径为62.5μm,NA为0.22的多模光纤当中,其耦合效率可以达到87.652%,使得最后激光器的输出光束达到了整形的目的,即整形后的激光器输出光束的光斑具有很好的对称性、能量比较集中,这一结果对实际应用具有很好的指导意义。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
目录  6-8
第一章绪论  8-18
  1.1 引言  8-15
    1.1.1 激光器的产生及应用  8-9
    1.1.2 半导体激光器的分类  9
    1.1.3 半导体激光器与光纤耦合的现状  9-15
  1.2 半导体激光器与光纤耦合的像差的影响  15-17
    1.2.1 自聚焦透镜的球差  15
    1.2.2. 棒状透镜的球差  15-16
    1.2.3. 球透镜的球差  16-17
  1.3 本论文的主要研究内容和工作  17-18
第二章半导体激光器的发光特性  18-27
  2.1 基膜光束  18-20
  2.2 基膜高斯光束的特征参数  20-22
    2.2.1 高斯光束的束腰位置  20-21
    2.2.2 用光斑大小和等相位面的曲率半径来表示高斯光束  21-22
  2.3 激光光束评价概论  22-25
    2.3.1 傍轴光束的光束质量  22-23
    2.3.2 桶中功率  23-24
    2.3.3 β参数  24
    2.3.4 K参数  24-25
  2.4 非傍轴光束的光束质量  25-27
    2.4.1 非傍轴标量光束的光束质量  25-27
第三章光纤理论  27-33
  3.1 纤维光学历史回顾  27
  3.2 光纤传播的基本理论  27-31
    3.2.1 光纤的分类  27-28
    3.2.2 光纤的传播理论  28-30
    3.2.3 光纤当中斜光线的传播  30-31
  3.3 光纤的损耗  31-33
第四章半导体激光器光束整形的现状  33-38
  4.1 二元光学元件(binary optical element)整形  33
  4.2 渐变折射率透镜GRIN的光束整形  33-34
  4.3 阶梯发射镜整形(a pair of step-mirrors)  34
  4.4 微片棱镜堆线光束整形器  34-35
  4.5 反射整形法—台阶形反射镜整形系统  35
  4.6 光纤耦合系统中的整形  35-36
  4.7 异型棱镜整形技术  36
  4.8 衍射微透镜准直技术  36-38
第五章半导体激光器输出光束的准直以及光纤藕合设计  38-43
  5.1 微透镜的制作技术  38-40
  5.2 利用ZEMAX软件仿真  40-42
  5.3 结论  42-43
第六章总结  43-44
致谢  44-45
参考文献  45-46

半导体激光器输出光束整形设计

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