留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

宽发射面激光二极管光束整形系统的光学设计

高志红 张文喜 孔新新 冯其波

高志红, 张文喜, 孔新新, 冯其波. 宽发射面激光二极管光束整形系统的光学设计[J]. 红外与激光工程, 2018, 47(12): 1218006-1218006(5). doi: 10.3788/IRLA201847.1218006
引用本文: 高志红, 张文喜, 孔新新, 冯其波. 宽发射面激光二极管光束整形系统的光学设计[J]. 红外与激光工程, 2018, 47(12): 1218006-1218006(5). doi: 10.3788/IRLA201847.1218006
Gao Zhihong, Zhang Wenxi, Kong Xinxin, Feng Qibo. Optical design of broad-area laser diode beam-shaping system[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(12): 1218006-1218006(5). doi: 10.3788/IRLA201847.1218006
Citation: Gao Zhihong, Zhang Wenxi, Kong Xinxin, Feng Qibo. Optical design of broad-area laser diode beam-shaping system[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(12): 1218006-1218006(5). doi: 10.3788/IRLA201847.1218006

宽发射面激光二极管光束整形系统的光学设计

doi: 10.3788/IRLA201847.1218006
详细信息
    作者简介:

    高志红(1986-),女,博士生,主要从事全固态激光技术研究和激光干涉测量等方面的研究。Email:gaozhihong2009@163.com

  • 中图分类号: TN248.4

Optical design of broad-area laser diode beam-shaping system

  • 摘要: 宽发射面激光二极管作为泵浦源在全固态激光器中得到了广泛的应用,但由于快慢轴发散角太大和发光面的不对称,所以需要对其进行光束整形。针对发光面为1m(快轴)200m(慢轴)且远场光斑为矩形光斑的宽发射面激光二极管,分析了输出光束在平行于p-n结方向上光场(侧模)的多光丝分布特性。通过在ZEMAX非序列里,设置合理的光丝间隔、尺寸和以纵模为间隔的多个波长,模拟了与实际相符的远场光斑。利用圆柱透镜压缩激光二极管快轴发散角,再用自聚焦透镜进行聚焦,最后在离自聚焦透镜后端面1.8 mm处得到快慢轴方向长分别为0.15 mm0.17 mm的方形光斑,且快慢轴方向发散角分别为3.32.4。同时,通过实验逐步比较了光束通过每一个光学元件后光斑形状的变化和光强分布,结果表明:宽发射面激光二极管光束整形中,通过引入侧模光丝结构的矩形光斑模拟方法是可行的。
  • [1] Chellappan K V, Erden E, Urey H. Laser-based displays:A review[J]. Applied Optics, 2010, 49(25):79-98.
    [2] Wang Mingjian, Meng Junqing, Hou Xia, et al. In-band pumped polarized, narrow-linewidth Er:YAG laser at 1645 nm[J]. Applied Optics, 2014, 53(30):7153-7156.
    [3] Wang Xiaoyan, Zhao Run, Shen Mu. High power semiconductor lasers with small divergence[J]. Infrared and Laser Engineering, 2006, 35(3):302-304. (in Chinese)
    [4] Wang Shiyu, Guo Zhen, Fu Junmei, et al. Effect of the pump light on the beam quality of the diode pumped laser[J]. Acta Phys Sin, 2004, 53(90):2995-3003. (in Chinese)
    [5] Wang Xiulin, Huan Wencai, Guo Fuyuan. Research on simiconductore laser beam collimators[J]. Journal of Applied Optics, 1999, 20(1):1-5. (in Chinese)
    [6] Pan Chunyan, Cui Qingfeng, Tong Jingbo, et al. Optical design of laser diode beam-shaping system with variable divergence angle[J]. Infrared and Laser Engineering, 2011, 40(7):1287-1293. (in Chinese)
    [7] Zhou Xiaoqun, Bryan Ngoi Kok Ann, Koh Soon Seong. Single aspherical lens for deastigmatism, collimation and circularization of a laser beam[J]. Applied Optics, 2000, 39(7):1148-1151.
    [8] Serkan M, Kirkici H. Optical beam-shaping design based on aspherical lenses for circularization, collimation and expansion of elliptical laser beams[J]. Applied Optics, 2008, 47(2):230-241.
    [9] Hans Wenzel, Bernd Sumpf, Gtz Erbert. High-brightness diode lasers[J]. Comptes Rendus Physique, 2003, 4(6):649-661.
    [10] Marciante John R, Agrawal Govind P. Nonlinear mechanisms of filamentation in broad-area semiconductor lasers[J]. IEEE Journal of Quantum Electronics, 1996, 32(4):590-596.
    [11] Hlsewede R, Sebastian J, Wenzel H, et al. Beam quality of high power 800 nm broad-area laser diodes with 1 and 2 nm large optical cavity structures[J]. Optics Communication, 2001, 192(1-2):69-75.
    [12] Masud Mansuripur, Ewan M Wright. The optics of semiconductor diode lasers[J]. Optics Photonics News, 2002, 13(5):56-71.
    [13] Nicola Coluccelli. Nonsequential modeling of laser diode stacks using Zemax:simulation, optimization, and experimental validation[J]. Applied Optics, 2010, 49(22):4237-4245.
    [14] Yuan Zongheng, Hu Fangrong. System of semiconductor laser coupling to fiber without light source by using ZEMAX software[J]. Infrared and Laser Engineering, 2006, 35(S5):22-25. (in Chinese)
  • [1] 李冬冬, 张鹏博, 张稳稳, 佘江波.  非线性介质中的强激光系统自聚焦现象的仿真分析 . 红外与激光工程, 2019, 48(7): 706003-0706003(9). doi: 10.3788/IRLA201948.0706003
    [2] 卢尚, 吕思奇, 陈檬, 彭红攀, 杨策, 张携.  单脉冲能量3 mJ、重复频率1 kHz皮秒超高斯光束的实现 . 红外与激光工程, 2019, 48(10): 1005012-1005012(6). doi: 10.3788/IRLA201948.1005012
    [3] 于晨, 田文龙, 朱江峰, 魏志义, 徐晓东.  高功率掺镱全固态飞秒激光器 . 红外与激光工程, 2019, 48(11): 1105001-1105001(7). doi: 10.3788/IRLA201948.1105001
    [4] 辛光泽, 陈东启, 蔡毅, 白廷柱, 王岭雪.  提高半导体激光二极管功率密度的光束整形方法 . 红外与激光工程, 2019, 48(8): 805010-0805010(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0805010
    [5] 米庆改, 王旭葆, 肖荣诗.  高功率半导体激光堆栈双波长合束及聚焦系统 . 红外与激光工程, 2018, 47(12): 1218003-1218003(6). doi: 10.3788/IRLA201847.1218003
    [6] 蒙裴贝, 史文宗, 颜凡江, 李旭.  谐振腔失谐对二极管泵浦Nd:YAG激光器性能的影响 . 红外与激光工程, 2017, 46(6): 605001-0605001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0605001
    [7] 张爽, 秦华, 杨开, 刘珍.  高斯光束整形非球面透镜的粒子群优化设计方法 . 红外与激光工程, 2017, 46(12): 1206005-1206005(6). doi: 10.3788/IRLA201746.1206005
    [8] 吴华玲, 郭林辉, 余俊宏, 高松信, 武德勇.  500W级半导体激光器光纤耦合输出模块设计 . 红外与激光工程, 2017, 46(10): 1005005-1005005(6). doi: 10.3788/IRLA201756.1005005
    [9] 刘薇, 孙晓红, 王帅, 齐勇乐.  Sun-flower型渐变光子晶体自聚焦透镜 . 红外与激光工程, 2017, 46(11): 1120002-1120002(7). doi: 10.3788/IRLA201746.1120002
    [10] 袁伟, 樊荣伟, 于欣, 陈德应.  双静电四极透镜点聚焦特性分析与仿真 . 红外与激光工程, 2016, 45(6): 618001-0618001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0618001
    [11] 徐丹, 黄雪松, 姜梦华, 惠勇凌, 雷訇, 李强.  500W光纤耦合半导体激光模块 . 红外与激光工程, 2016, 45(6): 606003-0606003(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0606003
    [12] 纪亚飞, 罗达新, 赵柏秦.  带驱动级的环氧封装脉冲激光二极管 . 红外与激光工程, 2015, 44(S1): 178-182.
    [13] 刘志辉, 石振东, 杨欢, 李国俊, 方亮, 周崇喜.  衍射微透镜阵列用于半导体激光光束匀化 . 红外与激光工程, 2014, 43(7): 2092-2096.
    [14] 杜猛, 邢廷文, 袁家虎.  微反射镜阵列在光束整形中的应用 . 红外与激光工程, 2014, 43(4): 1210-1214.
    [15] 田秀芹, 肖思, 陶少华, 袁战忠, 周炎强.  飞秒超短脉冲激光对硅太阳能电池的损伤阈值研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(3): 676-680.
    [16] 石振东, 李淼峰, 邱传凯, 姚军, 周崇喜.  波前分割DOE阵列半导体激光器光束的品字形整形 . 红外与激光工程, 2013, 42(3): 616-620.
    [17] 陈玉群, 范典, 胡俊, 韩太林.  红外透镜检测中的自动聚焦技术 . 红外与激光工程, 2013, 42(8): 2120-2125.
    [18] 俞建杰, 马晶, 谭立英, 韩琦琦.  基于相位混合算法的衍射光学元件优化设计方法 . 红外与激光工程, 2013, 42(9): 2472-2477.
    [19] 殷可为, 黄智强, 林妩媚, 邢廷文.  衍射光学元件设计参数对杂散光的影响 . 红外与激光工程, 2013, 42(11): 3059-3064.
    [20] 俞建杰, 韩琦琦, 马晶, 谭立英.  衍射光学元件在卫星激光通信终端中的潜在应用 . 红外与激光工程, 2013, 42(1): 130-137.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  397
  • HTML全文浏览量:  88
  • PDF下载量:  64
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2018-07-11
  • 修回日期:  2018-08-15
  • 刊出日期:  2018-12-25

宽发射面激光二极管光束整形系统的光学设计

doi: 10.3788/IRLA201847.1218006
    作者简介:

    高志红(1986-),女,博士生,主要从事全固态激光技术研究和激光干涉测量等方面的研究。Email:gaozhihong2009@163.com

  • 中图分类号: TN248.4

摘要: 宽发射面激光二极管作为泵浦源在全固态激光器中得到了广泛的应用,但由于快慢轴发散角太大和发光面的不对称,所以需要对其进行光束整形。针对发光面为1m(快轴)200m(慢轴)且远场光斑为矩形光斑的宽发射面激光二极管,分析了输出光束在平行于p-n结方向上光场(侧模)的多光丝分布特性。通过在ZEMAX非序列里,设置合理的光丝间隔、尺寸和以纵模为间隔的多个波长,模拟了与实际相符的远场光斑。利用圆柱透镜压缩激光二极管快轴发散角,再用自聚焦透镜进行聚焦,最后在离自聚焦透镜后端面1.8 mm处得到快慢轴方向长分别为0.15 mm0.17 mm的方形光斑,且快慢轴方向发散角分别为3.32.4。同时,通过实验逐步比较了光束通过每一个光学元件后光斑形状的变化和光强分布,结果表明:宽发射面激光二极管光束整形中,通过引入侧模光丝结构的矩形光斑模拟方法是可行的。

English Abstract

参考文献 (14)

目录

    /

    返回文章
    返回