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激光二极管列阵的光束整形及光强分布理论

作　者: 赵东升
导　师: 梁一平
学　校: 重庆师范大学
专　业: 光学工程
关键词: 激光二极管列阵(LDA) 光强分布模型双曲柱面-平面透镜准直椭圆柱面-平面透镜平面-圆柱面透镜光束压缩
分类号: TN248.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

半导体激光器又称激光二极管(LD),是以半导体材料作为工作介质的一类激光器。半导体激光器具有单色性、高亮度、体积小、响应速度快、效率高、可直接调制等特点,已经在光纤通信、光传感、光信息存储、激光打印、集成光学等领域发挥着重要的作用。为了实现更高功率的半导体激光器,人们设计了激光二级管列阵(LDA)。激光二极管列阵应用也很广泛,它可以作为激光器的泵浦源,可以实现激光焊接,还可以用来做眼科手术、红外照明等。但由于激光二极管列阵(LDA)输出光束呈相当严重的扁椭圆形(比如：1μm×10mm),输出的光束不能直接应用,所以改善激光二极管列阵的光束质量显得尤为重要。改善半导体激光光束质量的技术可以分为两类。一类是通过改变半导体激光器本身或者外加谐振腔等方法,内在地改变出射光束质量。而另外一种类型方法是通过对半导体激光器外加折射、反射、衍射等光学系统,外在地改变其出射光束质量。后一种类型更加常见和简便,要对其进行光束整形,首先要知道其远场光强分布理论,但是至今没有一种理论模型满足大功率激光器的出射光场分布。在此基础上,本文一方面对LDA的出射光场分布提出了一种新的理论模型,并通过对其光强分布的实验测试记录了发光性质的资料,并进行理论模型和实验数据对比；同时还对整形方案进行了理论推导,并进行了相关实验结果的记录。我们采用的光强分布测试系统,可以记录大量的数据,并可获得了LDA的三维光束轮廓分布图(相应的一维图和二维图也可以得到)。这些数据,为下一步的光束整形提供了前提依据。我们设计的光束整形系统是透镜组合：第一部分是正交双曲柱面-圆柱面微透镜,它的作用是降低快轴和慢轴的发散角；第二部分椭圆柱面-平面透镜和平面-圆柱面透镜组成,其目的是对光束进行压缩,它能将慢轴方向上的光斑压缩到1mm之内。

全文目录

中文摘要  3-4
英文摘要  4-8
1 绪论  8-22
  1.1 半导体激光器的发展  8-12
  1.2 半导体激光器的广泛应用  12-16
  1.3 半导体激光器的特性  16-22
    1.3.1 激光二极管泵浦的二极管激光器的结构  16-19
    1.3.2 半导体激光器的空间模式  19-20
    1.3.3 半导体激光器的像散  20-22
2 现有LDA空间整形技术的研究  22-27
  2.1 综述  22
  2.2 专门针对快轴光束的压缩(准直)技术  22-23
    2.2.1 柱面透镜或者半柱面透镜  22-23
    2.2.2 光纤耦合透镜  23
  2.3 针对慢轴的光束整形技术  23-25
    2.3.1 整形棱镜  23-25
  2.4 半导体激光器的整形方法  25-27
3 LDA光场分布的理论模型和光强分布的测试  27-44
  3.1 大功率半导体光场分布理论研究现状  27-28
  3.2 远场分布的部分相干模型  28-35
    3.2.1 双光束干涉的部分相干性理论  29-31
    3.2.2 远场分布曲线  31-35
  3.3 激光光束相关参数的测定  35-44
    3.3.1 注意事项  36
    3.3.2 测试过程  36-39
    3.3.3 数据的处理和分析  39-44
4 半导体激光器光束整形  44-50
  4.1 半导体激光器整形的理论推导  44-47
    4.1.1 第一级透镜理论推导  44-47
    4.1.2 第二第三级透镜理论推导  47
  4.2 应用  47-50
5 总结  50-51
  5.1 全文总结  50
  5.2 论文创新  50
  5.3 今后工作的展望  50-51
参考文献  51-54
附录  54-55
致谢  55-56

激光二极管列阵的光束整形及光强分布理论

内容摘要

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