應用zemax光學設計軟件模擬了一種多芯片半導體激光器光纖耦合模塊,將12支808nm單芯片半導體激光器輸出光束耦合進數值孔徑0.22、纖芯直徑105μm的光纖中,每支半導體激光器功率10w,光纖輸出端面功率達到116.84w,光纖耦合效率達到97.36%,亮度達到8.88mw/(cm2·sr)。通過zemax和origin軟件分析了光纖對接出現誤差以及單芯片半導體激光器安裝出現誤差時對光纖耦合效率的影響,得出誤差對光纖耦合效率影響的嚴重程度從大到小分別為垂軸誤差、軸向誤差、角向誤差。

采用梯度折射率光纖透鏡耦合法實現了半導體激光器到單模光纖的高效率耦合,并在這一系統基礎上完善了半導體激光器全光纖耦合的abcd矩陣理論。實驗中,利用梯度折射率光纖的聚焦特性,選取合適的長度,實現了半導體激光器到單模光纖的高效率耦合,最大耦合效率達80.5%。此全光纖耦合方式具有體積小、制作簡單、成本低等優點,對低成本、實用化的尾纖輸出半導體激光器的實現具有重要的意義。

2010年1月,西安炬光科技有限公司在國內首次推出連續半導體激光器光纖耦合模塊fc(fibercoupled)系列產品。這是一款融合了炬光科技多項創

根據大功率半導體激光二極管列陣與光纖列陣耦合方式,分別從理論和實驗兩方面討論、分析了大功率半導體激光二極管列陣與微球透鏡光纖列陣耦合。將19根芯徑均為200μm的光纖的端面分別熔融拉錐成具有相同直徑的微球透鏡,利用v形槽精密排列,排列周期等于激光二極管列陣各發光單元的周期。將微球透鏡光纖列陣直接對準半導體激光二極管列陣的19個發光單元,精密調節兩者之間的距離,使耦合輸出功率達到最大。半導體激光二極管列陣與微球透鏡光纖列陣直接耦合后,不僅從各個方向同時壓縮了激光束的發散角,有效地實現了對激光束的整形、壓縮,而且實現30w的高輸出功率,最大耦合效率大于80%,光纖的數值孔徑為0.16。

隨著光纖激光器技術的飛速發展,作為光纖激光器泵浦源的高功率,高亮度的大功率半導體激光器光纖耦合模塊越來越受到人們的關注。提高光纖耦合效率和光纖耦合模塊的可靠性,有效控制大功率半導體激光器光纖耦合模塊的溫度成為人們關注的重點。

光纖耦合輸出的高功率激光二極管模塊具有體積小、光束質量好、亮度高等特點,在泵浦光纖激光器、材料處理、醫療儀器等領域都獲得了廣泛的應用。為了進一步提高光纖耦合激光二極管模塊的輸出功率,提出了基于多只激光二極管串聯的光纖耦合方法。這種方法具有耦合效率高、光學元件加工簡單等特點。利用兩組反射鏡,將多只高功率激光二極管輸出光束經準直、復合、聚焦,耦合進光纖輸出,根據激光二極管和光纖的相關參數設計了聚焦透鏡。利用特殊加工的aln材料作為過渡熱沉解決了激光二極管的導熱和相互之間的絕緣問題。采用這種方法將4只輸出波長為980nm的高功率激光二極管輸出光束耦合進數值孔徑0.22、芯徑100μm的多模光纖中,當工作電流為4.0a時,光纖連續輸出功率為11.6w,耦合效率大于79%。

根據808nm大功率半導體激光列陣(lda)的遠場光場的分布特點,利用多模光纖柱透鏡和光束轉換裝置對808nm半導體激光列陣的發散角進行壓縮整形,通過聚焦準直透鏡將激光束耦合進入芯徑為400μm的光纖,實現了30w的功率輸出,其中最大耦合效率大于80%,光纖的數值孔徑(na)為0.22。通過分析其輸出光斑和輸出曲線,表明lda與光纖耦合系統不僅從各個方向同時壓縮了激光束的發散角,有效地實現了對激光束的整形、壓縮,而且性能穩定,可靠實用。

為了使半導體激光泵浦nd∶yvo4固體激光器能獲得大功率、高光束質量、線偏振的激光輸出,利用pics3d軟件設計了ingaas/gaas應變量子阱結構,制作了發射波長為880nm的大功率半導體激光器列陣。該激光器列陣激射區單元寬為100μm,周期為200μm,填充因子為50%,激光器列陣cs封裝模塊室溫連續輸出功率達60.8w,光譜半高全寬(fwhm)為2.4nm。為進一步改善大功率半導體激光器列陣的光束質量,增加半導體激光端面泵浦功率密度,采用階梯反射鏡組對880nm大功率半導體激光器列陣進行了光束整形,利用階梯鏡金屬表面反射率受近紅外波長變化影響小的特點,研制出高穩定性、大功率光纖耦合模塊。模塊輸出功率為44.9w,光-光耦合效率達73.8%,尾纖芯徑φ為400μm,數值孔徑(na)為0.22。

隨著半導體激光光源在激光加工領域的應用不斷擴展,以激光二極管陣列制成的光纖耦合模塊由于存在耦合效率低的缺點,已不能滿足激光加工低成本的需求,因此研制高耦合效率的半導體激光器光纖耦合模塊變得十分重要。本文將8只波長為808nm、輸出功率為5w的單管半導體激光器通過合束技術耦合進光纖,制備了一種高效率的半導體激光器光纖耦合模塊。光纖芯徑為200μm、數值孔徑(na)為0.22,光纖輸出功率為33.2w,耦合效率超過83%,這種高效率半導體激光器光纖耦合模塊,可用于激光打標、塑料加工等領域。

文章從高功率半導體激光器光纖耦合模塊的組成和各個部分的機理出發,詳細分析了影響其可靠性的因素,主要有以下三個方面:激光器自身的因素、耦合封裝工藝和電學因素。通過優化原有工藝與采用新技術,提高了模塊的可靠性,拓寬了其應用領域。

利用光纖柱透鏡和光束轉換裝置壓縮半導體激光器列陣(lda)的發散角,然后通過聚焦透鏡將激光束耦合入芯徑為400μm的微球透鏡光纖。lda與光纖耦合輸出后,實現33w的高出纖功率,最高耦合效率大于80%,光纖的數值孔徑(na)為0.22。

文中提出了一種實現半導體激光器和多模光纖耦合的實用化方法。用一段直徑為600μm的裸石英光纖代替柱透鏡對半導體激光器輸出光束進行準直整形;用半球端光纖對光束進行聚焦后直接實現和光纖耦合,來代替聚焦透鏡和光纖耦合的環節。研究表明:采用該方法耦合效率在80.0%左右,同時最大程度解決了使用柱透鏡和聚焦透鏡的組合透鏡耦合系統時存在的調試與封裝困難的問題,且工藝穩定,因而有著廣泛的應用前景。

采用一種階梯排列結構的單管激光器合束技術制成了高亮度半導體激光器光纖耦合模塊,可用于泵浦摻yb3+大模場雙包層光纖激光器。利用微透鏡組對各單管半導體激光器進行快慢軸準直,在快軸方向實現光束疊加,然后通過兩組消球差設計的柱面透鏡組分別對合成光束快慢軸方向進行聚焦,耦合進入光纖。實驗中將6只輸出功率為6w的976nm單管半導體激光器輸出光束耦合進芯徑為105μm、數值孔徑為0.15的光纖中,當工作電流為6.2a時,光纖輸出功率達29.0w,光纖耦合效率達到80.1%,亮度超過4.74mw/cm2-str。

根據雙光纖bragg光柵(fbg)外腔半導體激光器相干失效的物理過程,運用速率方程和雙fbg耦合模理論,分析了雙fbg外腔半導體激光器相干失效產生和控制的條件,提出了實現和控制雙fbg外腔半導體激光器相干失效多模穩定工作的方法.雙fbg外腔半導體激光器在相干失效下具有多模的穩定工作狀態,相干失效長度縮短,相干失效長度內光譜穩定.實驗測量結果表明,外腔反射率為3%時,從非相干失效狀態到相干失效狀態,半峰值全寬度從0.5nm突然展寬到0.9nm.在相干失效狀態下,功率穩定,邊模抑制比大于45db,在0℃~c一70℃工作溫度范圍內峰值波長漂移小于0.5nm,最小相干失效長度小于0.5m.雙fbg外腔半導體激光器相干失效的應用對提高光纖放大器和光纖激光器的性能具有重要意義.

采用射線法,計算增益隨波長的變化,推導出光纖光柵外腔半導體激光器(fgesl)輸出譜的表達式.結合載流子速率方程,對外腔半導體激光器輸出譜的精細結構進行了數值模擬研究.結果表明:光纖光柵外腔的輸出譜在反射帶寬內呈現出多峰結構,隨著前端面反射率減小和耦合效率增加,輸出譜相應地變得比較穩定.

光纖通信實驗報告 1 半導體激光器p-i特性測試實驗 實驗室名稱：光纖通信實驗室實驗日期：2011年04月26日 學院 信息科學與工 程學院 專業、班級 電子信息工 程0802 姓名黃俊 實驗名稱半導體激光器p-i特性測試實驗 指導 教師 王瑋 教師評語 教師簽名： 年月日 實驗目的： ⒈學習半導體激光器發光原理和光纖通信中激光光源工作原理 ⒉了解半導體激光器平均輸出光功率與注入驅動電流的關系 ⒊掌握半導體激光器p（平均發送光功率）-i（注入電流）曲線的測試方法 實驗內容： ⒈測量半導體激光器輸出功率和注入電流，并畫出p-i關系曲線。 ⒉根據p-i特性曲線，找出半導體激光器閾值電流。 實驗器材： ⒈光纖通信原理實驗箱1臺 ⒉光功率計1臺 ⒊fc/pc-fc/pc單模光跳線1根 ⒋萬用表1臺 ⒌

半導體激光器輸出特性的影響因素 半導體激光器是一類非常重要的激光器，在光通信、光存儲等很多領域都有廣泛的應 用。下面我將探討半導體激光器的波長、光譜、光功率、激光束的空間分布等四個方面的 輸出特性，并分析影響這些輸出特性的主要因素。 1．波長 半導體激光器的發射波長是由導帶的電子躍遷到價帶時所釋放出的能量決定的，這個能 量近似等于禁帶寬度eg(ev)。 hf=eg f(hz)和λ(μm)分別為發射光的頻率和波長 且c=3×108m/s，h=6.628×10-34j·s，lev=1.60×10-19j 得 決定半導體激光器輸出光波長的主要因素是半導體材料和溫度。 不同半導體材料有不同的禁帶寬度eg，因而有不同的發射波長λ：gaalas-gaas材料 適用于0.85μm波段，ingaasp-inp材料適用于1.3~1.55μm波段。

針對808nm大功率gaas/gaalas半導體量子阱激光器的遠場光場分布特點,提出了與多模光纖耦合時對耦合光學系統的特殊要求,并根據低成本、實用化的要求設計制作了專用的耦合光學系統,對耦合光學系統的實際性能進行了測試,給出了耦合效率統計分布圖、耦合偏差曲線和高低溫可靠性實驗結果.用設計制作出的實用化耦合光學系統完成了輸出功率15—30w,光纖束數值孔徑為0.11—0.22的半導體激光光纖耦合模塊,模塊的使用結果表明耦合光學系統穩定、高效、實用

半導體激光器溫度模糊控制的dsp實現——文章針對半導體激光器對溫度穩定性的要求，采用fuzzy-pid算法，設計了基于tms320f2812的半導體激光器溫度控制系統，并給出了軟件流程。在實驗室環境下，采用載波頻率為50khz的pwm控制，系統在2分鐘內成功將半導體激光器的...

為了實現基于光頻調制相位生成載波解調的干涉型光纖傳感系統,需要對激光光源的頻率進行調制。首先,文章根據直接電流調制原理設計并開發了一種半導體激光器光頻調制驅動電源,主要由精密基準電壓源、內部信號發生器、加法器、恒流源(電壓電流轉換、電流放大和電壓負反饋)、慢啟動電路、紋波抑制電路和過流保護電路等基本單元組成。接著,建立了測試調制特性和驗證光頻調制的實驗系統對半導體激光器光頻調制驅動電源進行實驗驗證。實驗結果表明,文章設計并開發的半導體激光器光頻調制驅動電源不僅能調制正弦波和三角波等波形,而且驅動電流連續可調,非線性失真系數僅為0.009%。同時還具有結構簡單、驅動電流穩定、防浪涌擊穿、防過載損壞和防靜電擊穿等優點。文章的研究工作為基于pgc解調的干涉型光纖傳感系統的工程化開發與應用奠定了基礎。

半導體激光器的精密溫控系統設計——文章介紹了一種大功率半導體激光器的精密fuzzy+pi溫控系統的設計，利用半導體制冷器對大功率半導體激光器進行精密溫控，控制精度高、振蕩小；在常規模糊pid控制器的基礎上，通過增加模糊控制規則，從而構成變積分系數的模糊...

常用光纖器件特性測試實驗 實驗一半導體激光器p-i特性測試實驗 一、實驗目的 1、學習半導體激光器發光原理和光纖通信中激光光源工作原理 2、了解半導體激光器平均輸出光功率與注入驅動電流的關系 3、掌握半導體激光器p（平均發送光功率）-i（注入電流）曲線的測試方法 二、實驗內容 1、測量半導體激光器輸出功率和注入電流，并畫出p-i關系曲線。 2、根據p－i特性曲線，找出半導體激光器閾值電流，計算半導體激光器斜率效率。 三、預備知識 1、光源的種類 2、半導體激光器的特性、內部結構、發光原理 四、實驗儀器 1、zy12ofcom13bg3型光纖通信原理實驗箱1臺 2、fc接口光功率計1臺 3、fc/pc-fc/pc單模光跳線1根 4、萬用表1臺 5、連接導線20根 五、實驗原理 半導體激光二極管（ld）或簡稱半導體激光器，它通過