單管半導(dǎo)體激光器光纖耦合技術(shù)研究.pdf

1、高功率半導(dǎo)體激光器在材料加工、激光器泵浦以及國防安全等領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。半導(dǎo)體激光器的堆棧（stack）與巴條（bar）可以實(shí)現(xiàn)很高的輸出功率，但是其光束質(zhì)量較差，難以耦合進(jìn)入較細(xì)芯徑的光纖中。單管半導(dǎo)體激光器光束質(zhì)量好、壽命長、調(diào)試方便，多個單管半導(dǎo)體激光器合束后可以達(dá)到較高的功率，容易耦合進(jìn)較細(xì)芯徑的光纖之中，因此對單管半導(dǎo)體激光器光纖耦合的研究具有十分重要的意義。本論文從方案設(shè)計(jì)、理論模擬以及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等方面進(jìn)行了單管半導(dǎo)體激光器光

2、纖耦合技術(shù)研究。
　　本論文設(shè)計(jì)了一種單管半導(dǎo)體激光器光纖耦合模塊，其中半導(dǎo)體激光器的中心波長為980 nm，單管半導(dǎo)體激光器的輸出功率為12 W。模塊中采用非球面柱透鏡和球面柱透鏡對16個單管半導(dǎo)體激光器輸出光束進(jìn)行準(zhǔn)直，經(jīng)過等腰直角棱鏡空間合束以及一維伽利略望遠(yuǎn)系統(tǒng)慢軸擴(kuò)束后，利用三片式消球差聚焦鏡將光束耦合進(jìn)芯徑100μm、數(shù)值孔徑（NA）0.22的光纖中，耦合效率理論上可達(dá)88.9％。全系統(tǒng)模擬結(jié)果表明：該方案可實(shí)現(xiàn)137

3、 W的激光輸出，全系統(tǒng)效率可達(dá)71%。為光纖耦合實(shí)驗(yàn)奠定了理論基礎(chǔ)。
　　對單管半導(dǎo)體激光器光纖耦合模塊各部件的設(shè)計(jì)進(jìn)行了容差分析。采用光線追跡法模擬了快慢軸準(zhǔn)直鏡的位置偏差與角度偏差、等腰直角棱鏡的位置偏差以及擴(kuò)束系統(tǒng)的位置偏差對全系統(tǒng)效率的影響。模擬結(jié)果表明，快軸準(zhǔn)直鏡在快軸方向的位置偏差對全系統(tǒng)效率的影響最大，其位置偏差應(yīng)該控制在-470~500 nm以內(nèi)。該分析結(jié)果對于光纖耦合實(shí)驗(yàn)具有一定的指導(dǎo)作用。
　　選取模塊中