1.引言
0BE^qe c7!`d.{90 半導(dǎo)體激光器由于具有體積小、重量輕、效率高等眾多優(yōu)點(diǎn),誕生伊始一直是激光領(lǐng)域的關(guān)注焦點(diǎn),廣泛應(yīng)用于工業(yè)、軍事、醫(yī)療、通信等眾多領(lǐng)域。但是由于自身量子阱波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的限制,半導(dǎo)體
激光器的輸出
光束質(zhì)量與固體激光器、CO2激光器等傳統(tǒng)激光器相比較差,阻礙了其應(yīng)用領(lǐng)域的拓展。近年來,隨著半導(dǎo)體材料外延生長(zhǎng)技術(shù)、半導(dǎo)體激光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)、腔面鈍化技術(shù)、高穩(wěn)定性封裝技術(shù)、高效散熱技術(shù)的飛速發(fā)展,特別是在直接半導(dǎo)體激光工業(yè)加工應(yīng)用以及大
功率光纖激光器抽運(yùn)需求的推動(dòng)下,具有大功率、高光束質(zhì)量的半導(dǎo)體激光器飛速發(fā)展,為獲得高質(zhì)量、高性能的直接半導(dǎo)體激光加工設(shè)備以及高性能大功率光纖激光抽運(yùn)源提供了
光源基礎(chǔ)。
G6VHl:e7z TN aff 2.大功率半導(dǎo)體激光器件最新進(jìn)展
'[8jm=Q#' =e{KtX. 作為半導(dǎo)體激光系統(tǒng)集成的基本單元,不同結(jié)構(gòu)與種類的半導(dǎo)體激光器件的性能提升直接推動(dòng)了半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)的發(fā)展,其中最為主要的是半導(dǎo)體激光器件輸出光束發(fā)散角的降低以及輸出功率的不斷增加。
B4&pBiG&f6 ''Ec-b6Q- 2.1.大功率半導(dǎo)體激光器件遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角控制
>F_Ne)}qTQ e"mfJY 根據(jù)光束質(zhì)量的定義,以激光光束的光
參數(shù)乘積(BPP)作為光束質(zhì)量的衡量指標(biāo),激光光束的遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角與BPP成正比,因此半導(dǎo)體激光器高功率輸出條件下遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角控制直接決定器件的光束質(zhì)量。從整體上看,半導(dǎo)體激光器波導(dǎo)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其遠(yuǎn)場(chǎng)光束嚴(yán)重不對(duì)稱?燧S方向可認(rèn)為是基模輸出,光束質(zhì)量好,但發(fā)散角大,快軸發(fā)散角的壓縮可有效降低快軸準(zhǔn)直鏡的孔徑要求。慢軸方向?yàn)槎嗄]敵觯馐|(zhì)量差,該方向發(fā)散角的減小直接提高器件光束質(zhì)量,是高光束半導(dǎo)體激光器研究領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn)。
NX_S IjAity.Xrq 在快軸發(fā)散角控制方面,如何兼顧快軸發(fā)散角和電光效率的問題一直是該領(lǐng)域研究熱點(diǎn),盡管多家研究機(jī)構(gòu)相續(xù)獲得快軸發(fā)散角僅為3o,甚至1o的器件,但是基于功率、光電效率及制備成本考慮,短期內(nèi)難以推廣實(shí)用。2010年初,德國(guó)費(fèi)迪南德-伯恩研究所(Ferdinand-Braun-Institute)的P. Crump等通過采用大光腔、低限制因子的方法獲得了30o快軸發(fā)散角(95%能量范圍),光電轉(zhuǎn)換效率為55%,基本達(dá)到實(shí)用化器件標(biāo)準(zhǔn)。而目前商用高功率半導(dǎo)體激光器件的快軸發(fā)散角也由原來的80o左右(95%能量范圍)降低到50o以下,大幅度降低了對(duì)快軸準(zhǔn)直鏡的數(shù)值孔徑要求。
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