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高亮度半导体激光器无输出耦合镜光栅外腔光谱合束

孙舒娟 谭昊 孟慧成 郭林辉 高松信 武德勇 许放

孙舒娟, 谭昊, 孟慧成, 郭林辉, 高松信, 武德勇, 许放. 高亮度半导体激光器无输出耦合镜光栅外腔光谱合束[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(3): 306006-0306006(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0306006
引用本文: 孙舒娟, 谭昊, 孟慧成, 郭林辉, 高松信, 武德勇, 许放. 高亮度半导体激光器无输出耦合镜光栅外腔光谱合束[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(3): 306006-0306006(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0306006
Sun Shujuan, Tan Hao, Meng Huicheng, Guo Linhui, Gao Songxin, Wu Deyong, Xu Fang. High brightness diode laser by coupler free grating external cavity spectral beam combining[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(3): 306006-0306006(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0306006
Citation: Sun Shujuan, Tan Hao, Meng Huicheng, Guo Linhui, Gao Songxin, Wu Deyong, Xu Fang. High brightness diode laser by coupler free grating external cavity spectral beam combining[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(3): 306006-0306006(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0306006

高亮度半导体激光器无输出耦合镜光栅外腔光谱合束

doi: 10.3788/IRLA201948.0306006
基金项目: 

微/纳结构材料热物性表征仪器的开发和应用(2013YQ120355);中国工程物理研究院高能激光科学与重点实验室基金课题(HEL2018-03)

详细信息
    作者简介:

    孙舒娟(1991-),女,硕士生,主要从事半导体激光器合束技术方面的研究。Email:shujuan0807@163.com

    通讯作者: 武德勇(1968-),男,硕士生导师,主要从事高功率半导体激光技术方面的研究。Email:wudeyong@caep.com.cn
  • 中图分类号: TN24

High brightness diode laser by coupler free grating external cavity spectral beam combining

  • 摘要: 宽面发射半导体激光器的光谱合束技术对发展高功率直接半导体激光光源具有重要意义。光栅外腔光谱合束基于光栅的波长选择特性和外腔半导体激光技术,实现单个合束单元的光谱锁定和所有合束单元的合束输出,输出光束质量与单个合束单元相当,而亮度和功率得到很大的提高。基于无输出耦合镜光栅外腔光谱合束结构,实现了单个半导体激光短阵列的光谱合束,分析了光谱合束的输出光谱、输出功率和光束质量的特性,获得了70 A工作电流下40.8 W的连续输出功率,快轴和慢轴方向的光束质量分别为0.41 mmmrad和9.16 mmmrad (包含95%能量),相应的电光转换效率为38.4%,亮度高达67.90 MW/(cm2sr)。
  • [1] Hengesbach S, Poprawe R, Hoffmann D, et al. Brightness and average power as driver for advancements in diode lasers and their applications[C]//High-Power Diode Laser Technology and Applications XⅢ. International Society for Optics and Photonics, 2015, 9348:93480B.
    [2] Heinrich A, Hagen C, Harlander M, et al. Aplanatic beam shaping for diffraction limited beam circularization of tapered laser diodes[C]//High-Power Diode Laser Technology and Applications XⅡ, International Society for Optics and Photonics, 2014, 8965:89650W.
    [3] Fan T Y, Sanchez A, Daneu V, et al. Laser beam combining for power and brightness scaling[C]//Aerospace Conference Proceedings, 2000 IEEE, 2000, 3:49-54.
    [4] Huang R K, Chann B, Burgess J, et al. Teradiode's high brightness semiconductor lasers[C]//Components and Packaging for Laser Systems Ⅱ, International Society for Optics and Photonics, 2016, 9730:97300C.
    [5] Zimer H, Haas M, Nagel S, et al. Spectrally stabilized and combined diode lasers[C]//High Power Diode Lasers and Systems Conference (HPD), 2015 IEEE, 2015:31-32.
    [6] Hengesbach S, Krauch N, Holly C, et al. High-power dense wavelength division multiplexing of multimode diode laser radiation based on volume Bragg gratings[J]. Optics Letters, 2013, 38(16):3154-3157.
    [7] Zhu Zhanda, Gou Long, Jiang Menghua, et al. High beam quality in two directions and high efficiency output of a diode laser array by spectral-beam-combining[J]. Optics Express, 2014, 22(15):17804-17809.
    [8] Wang Lijun, Peng Hangyu, Zhang Jun, et al. Development of beam combining of high power high brightness diode lasers[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(4):0401001. (in Chinese)王立军, 彭航宇, 张俊, 等. 高功率高亮度半导体激光器合束进展[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(4):0401001.
    [9] Zhou Q, Zhou C, Wei C, et al. Diode laser array by spectral beam combing with a transmission grating[C]//Holography, Diffractive Optics, and Applications VⅡ, International Society for Optics and Photonics, 2016, 10022:1002217.
    [10] Zhang Yan, Zhang Bin. Analysis of the spectral beam combining efficiency of diode laser[J]. Infrared and Laser Engineering, 2009, 38(5):864-872. (in Chinese)张艳, 张彬. 半导体激光器光束谱合成效率的分析[J]. 红外与激光工程, 2009, 38(5):864-872.
    [11] Meng Huicheng, Wu Deyong, Tan Hao, et al. Experimental study on high brightness and narrow band of diode laser by spectral beam combining of grating-external cavity[J].Chinese Journal of Lasers, 2015, 42(3):22-28. (in Chinese)孟慧成, 武德勇, 谭昊, 等. 窄光谱高亮度半导体激光器光栅-外腔光谱合束实验研究[J]. 中国激光, 2015, 42(3):22-28.
    [12] Yang L, Wu Z, Zhong Z, et al. Effect of crosstalk on combined beam characteristics in spectral beam combining systems[J]. Optics Communications, 2017, 384:30-35.
    [13] Meng H, Ruan X, Du W, et al. Scaling the spectral beam combining channel by multiple diode laser stacks in an external cavity[J]. Laser Physics Letters, 2017, 14(4):045811.
    [14] Tayebati P, Chann B. Two-dimensional multi-beam stabilizer and combining systems and methods:US, US9325144B2[P]. 2016-04-26.
    [15] Roy L, Kohroh K. External optical feedback effects on semiconductor injection laser properties[J]. IEEE J Quantum, 1980, 16(3):347-355.
    [16] Donati S, Horng R H. The diagram of feedback regimes revisited[J]. IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, 2013, 19(4):1500309.
    [17] Haas M, Rauch S, Nagel S, et al. Beam quality deterioration in dense wavelength beam-combined broad-area diode lasers[J]. IEEE Journal of Quantum Electronics, 2017, 53(3):1-11.
  • [1] 潘建宇, 曹银花, 闫岸如, 关娇阳, 孟娇, 郭照师, 李景, 兰天, 王智勇.  半导体激光器非典型宏通道水冷散热系统设计 . 红外与激光工程, 2021, 50(12): 20210037-1-20210037-8. doi: 10.3788/IRLA20210037
    [2] 吴涛, 庞涛, 汤玉泉, 孙鹏帅, 张志荣, 徐启铭.  半导体激光器驱动电路设计及环路噪声抑制分析 . 红外与激光工程, 2020, 49(6): 20190386-1-20190386-10. doi: 10.3788/IRLA20190386
    [3] 孙玉博, 熊玲玲, 张普, 王明培, 刘兴胜.  半导体激光器光束匀化系统的光学设计 . 红外与激光工程, 2019, 48(12): 1205003-1205003(6). doi: 10.3788/IRLA201948.1205003
    [4] 薛梦凡, 彭冬亮, 荣英佼, 申屠晗, 骆吉安, 陈志坤, 刘智惟.  采用实时功率反馈的半导体激光器幅度调制方法 . 红外与激光工程, 2019, 48(9): 905002-0905002(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0905002
    [5] 班雪峰, 赵懿昊, 王翠鸾, 刘素平, 马骁宇.  808 nm半导体分布反馈激光器的光栅设计与制作 . 红外与激光工程, 2019, 48(11): 1105003-1105003(6). doi: 10.3788/IRLA201948.1105003
    [6] 王鑫, 朱凌妮, 赵懿昊, 孔金霞, 王翠鸾, 熊聪, 马骁宇, 刘素平.  915 nm半导体激光器新型腔面钝化工艺 . 红外与激光工程, 2019, 48(1): 105002-0105002(5). doi: 10.3788/IRLA201948.0105002
    [7] 曹宇轩, 舒世立, 孙方圆, 赵宇飞, 佟存柱, 王立军.  中红外半导体激光器合束技术研究进展(特邀) . 红外与激光工程, 2018, 47(10): 1003002-1003002(8). doi: 10.3788/IRLA201847.1003002
    [8] 刘翠翠, 王翠鸾, 王鑫, 倪羽茜, 吴霞, 刘素平, 马骁宇.  半导体激光器双波长光纤耦合模块的ZEMAX设计 . 红外与激光工程, 2018, 47(1): 105002-0105002(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0105002
    [9] 陈琦鹤, 范杰, 马晓辉, 王海珠, 石琳琳.  用于半导体激光器的高效率复合波导结构 . 红外与激光工程, 2017, 46(11): 1106006-1106006(6). doi: 10.3788/IRLA201746.1106006
    [10] 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
    [11] 王立军, 彭航宇, 张俊, 秦莉, 佟存柱.  高功率高亮度半导体激光器合束进展 . 红外与激光工程, 2017, 46(4): 401001-0401001(10). doi: 10.3788/IRLA201746.0401001
    [12] 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
    [13] 夏金宝, 刘兆军, 张飒飒, 邱港.  快速半导体激光器温度控制系统设计 . 红外与激光工程, 2015, 44(7): 1991-1995.
    [14] 李峙, 尧舜, 高祥宇, 潘飞, 贾冠男, 王智勇.  半导体激光器堆栈快轴光束质量计算的研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(1): 85-90.
    [15] 胡晓冬, 徐元飞, 姚建华, 于成松.  大功率半导体直接输出激光加工系统开发 . 红外与激光工程, 2015, 44(7): 1996-2001.
    [16] 李江澜, 石云波, 赵鹏飞, 高文宏, 陈海洋, 杜彬彬.  TEC 的高精度半导体激光器温控设计 . 红外与激光工程, 2014, 43(6): 1745-1749.
    [17] 林平, 刘百玉, 缑永胜, 白永林, 王博, 白晓红, 秦君军, 朱炳利, 杨文正, 朱少岚, 高存孝, 欧阳娴.  基于半导体激光器的脉冲整形技术 . 红外与激光工程, 2014, 43(1): 103-107.
    [18] 李元栋, 武永福, 胡猛, 孙瑞.  浅析元件参数对外腔半导体激光器输出谱宽影响 . 红外与激光工程, 2014, 43(1): 94-97.
    [19] 韩顺利, 仵欣, 林强.  半导体激光器稳频技术 . 红外与激光工程, 2013, 42(5): 1189-1193.
    [20] 胡黎明, 朱洪波, 王立军.  高亮度半导体激光器泵浦光纤耦合模块 . 红外与激光工程, 2013, 42(2): 361-365.
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-10-11
  • 修回日期:  2018-11-13
  • 刊出日期:  2019-03-25

高亮度半导体激光器无输出耦合镜光栅外腔光谱合束

doi: 10.3788/IRLA201948.0306006
    作者简介:

    孙舒娟(1991-),女,硕士生,主要从事半导体激光器合束技术方面的研究。Email:shujuan0807@163.com

    通讯作者: 武德勇(1968-),男,硕士生导师,主要从事高功率半导体激光技术方面的研究。Email:wudeyong@caep.com.cn
基金项目:

微/纳结构材料热物性表征仪器的开发和应用(2013YQ120355);中国工程物理研究院高能激光科学与重点实验室基金课题(HEL2018-03)

  • 中图分类号: TN24

摘要: 宽面发射半导体激光器的光谱合束技术对发展高功率直接半导体激光光源具有重要意义。光栅外腔光谱合束基于光栅的波长选择特性和外腔半导体激光技术,实现单个合束单元的光谱锁定和所有合束单元的合束输出,输出光束质量与单个合束单元相当,而亮度和功率得到很大的提高。基于无输出耦合镜光栅外腔光谱合束结构,实现了单个半导体激光短阵列的光谱合束,分析了光谱合束的输出光谱、输出功率和光束质量的特性,获得了70 A工作电流下40.8 W的连续输出功率,快轴和慢轴方向的光束质量分别为0.41 mmmrad和9.16 mmmrad (包含95%能量),相应的电光转换效率为38.4%,亮度高达67.90 MW/(cm2sr)。

English Abstract

参考文献 (17)

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