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基于光束填充的多单管半导体激光器光纤耦合

杨逸飞 秦文斌 刘友强 赵帆 李景 赵明 兰天 王智勇

杨逸飞, 秦文斌, 刘友强, 等. 基于光束填充的多单管半导体激光器光纤耦合[J]. 强激光与粒子束, 2020, 32: 071005. doi: 10.11884/HPLPB202032.200007
引用本文: 杨逸飞, 秦文斌, 刘友强, 等. 基于光束填充的多单管半导体激光器光纤耦合[J]. 强激光与粒子束, 2020, 32: 071005. doi: 10.11884/HPLPB202032.200007
Yang Yifei, Qin Wenbin, Liu Youqiang, et al. Research on fiber coupling of multi-single emitters diode laser based on beam filling[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2020, 32: 071005. doi: 10.11884/HPLPB202032.200007
Citation: Yang Yifei, Qin Wenbin, Liu Youqiang, et al. Research on fiber coupling of multi-single emitters diode laser based on beam filling[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2020, 32: 071005. doi: 10.11884/HPLPB202032.200007

基于光束填充的多单管半导体激光器光纤耦合

doi: 10.11884/HPLPB202032.200007
基金项目: 北京市科技计划项目(Z171100004417003)
详细信息
    作者简介:

    杨逸飞(1994—),男,硕士,从事大功率半导体激光器的光束整形及光纤耦合研究;yifei.y@emails.bjut.edu.cn

    通讯作者:

    王智勇(1970—),男,博士,从事大功率高光束质量半导体激光技术研究;zywang@bjut.edu.cn

  • 中图分类号: TN24

Research on fiber coupling of multi-single emitters diode laser based on beam filling

  • 摘要: 为了进一步提高多单管半导体激光器的输出功率,通过对常见的阶梯型多单管半导体阵列进行分析,提出在光斑尺寸较小的慢轴方向对光束进行填充,在同样的耦合条件下,使更多的激光能量耦合进光纤中,实现更高功率的输出。文中使用光参数积作为评价光束质量的指标,论证了慢轴光束填充的可行性,利用ZEMAX仿真软件对8路常见阶梯型多单管半导体阵列和12路填充阵列进行对比仿真,在不影响耦合效率的前提下,实现了将12路波长为860 nm、输出功率3 W的单管半导体激光器耦合进芯径105 μm、数值孔径0.22的光纤中,光纤输出功率为33.4 W,光纤耦合效率为92.78%。仿真结果表明,对慢轴方向进行光束填充可以在一定程度上提高多单管半导体激光的功率输出。
  • 图  1  常见的阶梯排列多单管半导体激光器光斑图

    Figure  1.  Light spot of step arrayed multiple single-tube semiconductor laser

    图  2  填充后光斑示意图

    Figure  2.  Spot after filling

    图  3  一维光束阵列

    Figure  3.  One dimensional beam array

    图  4  填充后的多单管半导体激光器阵列光路结构

    Figure  4.  Multiple single tube semiconductor laser after filling

    图  5  填充光束前光斑图

    Figure  5.  Spots before adding filling beams

    图  6  填充光束后光斑图

    Figure  6.  Spots after adding filling beams

    表  1  LDX Optronics 860 nm芯片参数

    Table  1.   Parameters of LDX Optronics 860 nm laser diode

    d/mmθ/mrad
    slow axis0.161
    fast axis0.001 6697
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    表  2  准直前后860 nm快慢轴芯片参数

    Table  2.   Parameters of LDX Optronics 860 nm

    d/mmθ/mradBPP/(mm∙mrad)
    slow axis before collimation0.1613.05
    slow axis after collimation0.79.23.22
    fast axis before collimation0.001 66970.28
    fast axis after collimation0.25.70.29
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    表  3  两种情况光纤耦合情况

    Table  3.   Two cases of fiber coupling

    power before collimation /Wpower after collimation /Wcoupling efficiency /%
    before filling2421.790.42
    after filling3633.492.78
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-01-08
  • 修回日期:  2020-03-27
  • 刊出日期:  2020-06-24

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