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强激光与粒子束 2020年第7期32卷 25-29页

作者：杨逸飞秦文斌刘友强赵帆李景赵明兰天王智勇北京工业大学激光工程研究院先进半导体光电技术研究所北京100124

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... 详细信息

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105μm、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。

关键词：单管半导体激光器空间合束 ZEMAX 光纤耦合

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单管半导体激光器的多单管多波长波长合束模块

单管半导体激光器的多单管多波长波长合束模块

引用

作者：刘翠翠王鑫王翠鸾刘素平马骁宇 100083 北京市海淀区清华东路甲35号

一种半导体激光器的多单管多波长合束模块，包括：四组单管半导体激光器和光学透镜模组，每一组单管半导体激光器，包括X个单管半导体激光器，光学透镜模组包括：光束整形透镜，包含快轴光束整形透镜及慢轴光束整形透镜，波长合束镜，... 详细信息

标准号: CN109713567A

一种半导体激光器的多单管多波长合束模块，包括：四组单管半导体激光器和光学透镜模组，每一组单管半导体激光器，包括X个单管半导体激光器，光学透镜模组包括：光束整形透镜，包含快轴光束整形透镜及慢轴光束整形透镜，波长合束镜，聚焦透镜组，以及反射镜。聚焦透镜组可将多个单管半导体激光器发射的激光消像差及聚焦，于尾纤入射端面处得到一个小于光纤直径长度的的聚焦光斑，并从尾纤输出端输出光束。

关键词：单管半导体激光器光束整形透镜光学透镜模组聚焦透镜组尾纤半导体激光器波长合束镜聚焦光斑快轴光束入射端面输出光束整形透镜多波长反射镜输出端单管合束慢轴像差光纤激光聚焦发射

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多单管半导体激光器自动化耦合技术研究

多单管半导体激光器自动化耦合技术研究

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作者：杨逸飞北京工业大学

学位级别：硕士

半导体激光器由于体积小、电光转换效率高、光学整形系统简单,具有广阔的应用前景。半导体激光器通常使用多个发光单元集成实现大功率激光输出,其中一种集成方式是将多个单管半导体激光器进行空间合束并耦合进光纤输出。这种方式能够改... 详细信息

半导体激光器由于体积小、电光转换效率高、光学整形系统简单,具有广阔的应用前景。半导体激光器通常使用多个发光单元集成实现大功率激光输出,其中一种集成方式是将多个单管半导体激光器进行空间合束并耦合进光纤输出。这种方式能够改善半导体激光器光束质量差的问题,且光纤可任意改变光路方向,方便应用。在多单管半导体激光器的装配过程中,由于光学元件尺寸小、数量多,导致人工装调精度差、效率低,而使用自动化装调设备参与装调,可以大大提高装调效率和装配效果。本文研究多单管半导体激光器的自动化耦合技术,采用自行封装的单管半导体激光器,使用优化过的工艺参数,自动装配了一台16路特定波长的光纤耦合多单管半导体激光器,主要内容如下:1.设计了光纤耦合多单管半导体激光器的光学系统。根据半导体激光器的光束特性,对多单管半导体激光器研制过程中的光束准直、偏振合束、空间合束及光纤耦合四个关键步骤进行详细分析并制定方案。根据单管半导体激光器的特点选择两片非平面平凸柱透镜进行快慢轴的光束准直;使用阶梯型排列对16个单管半导体激光器进行空间合束,并根据实际需要使用透镜组合进行光纤耦合。2.自行封装了单管半导体激光器。分析并对比了单管半导体激光器封装过程中涉及的焊接工艺,完成了热沉与焊料的选择并设计了焊接工装,对封装的温度、时间等工艺参数进行优化,进行了焊接试验,完成了16个单管半导体激光器的封装。3.基于fincon TEC公司的AL2000-AA自动化设备,设计了自动化装配方案。结合系统设计与管芯属性,对实现装配自动化运行的关键技术进行了分析与设计。对装配中的工艺参数进行优化,保证光斑宽度压到最小,指向性偏差最小,并通过优化粘接工艺,使紫外胶水达到最佳固化强度。设计了装配流程,进行自动化装调程序的开发。本文最终完成了16个单管半导体激光器的封装,在fincon TEC公司的AL2000-AA自动化设备上完成了16路多单管半导体激光器样机的制备。经测试,该样机在2.8 A电流驱动下,耦合进芯径105 um、数值孔径0.22的光纤中,输出功率为25.9 W。样机已装配在特定设备里,输出功率与波长均达到要求。

关键词：单管半导体激光器光纤耦合芯片封装自动化装调

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多单管半导体激光器密集波长合束关键技术研究

多单管半导体激光器密集波长合束关键技术研究

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作者：郭照师北京工业大学

学位级别：硕士

半导体激光器具有电光转换效率高、体积小、寿命长、高可靠性等优点，广泛应用于国防、工业、医疗与通讯等领域。由于半导体激光器的亮度较差，影响了其在更广阔范围的应用，如何提高半导体激光器的亮度便成为当前的研究热点。在众多非... 详细信息

半导体激光器具有电光转换效率高、体积小、寿命长、高可靠性等优点，广泛应用于国防、工业、医疗与通讯等领域。由于半导体激光器的亮度较差，影响了其在更广阔范围的应用，如何提高半导体激光器的亮度便成为当前的研究热点。在众多非相干光束合成方法中，密集波长合束技术是提高半导体激光器亮度的有效方法之一。本文针对多单管半导体激光器密集波长合束中的关键技术展开了研究，主要工作如下:　　1.基于密集波长合束理论，研究了合束单元的数量、间距和转换透镜焦距对谱宽的影响，以及光束入射角对光栅衍射效率的影响。建立了密集波长合束单元的合束效率模型，分析了合束效率的影响因素。　　2.利用ZEMAX软件建立了多单管半导体激光器的密集波长合束模型。设计了快慢轴准直结构并建立等效反馈光路，分析了转换透镜焦距对密集波长合束效率的影响;基于密集波长合束系统效率模型，分析了光栅衍射效率和外腔镜反射率对合束效率的影响。在多单管半导体激光器空间合束的基础上进行密集波长合束仿真模拟，获得了良好的合束效果。　　3.设计了阶梯式排布结构，对五个单管半导体激光器在快轴方向上进行空间合束。采用焦距300mm的转换透镜，搭建了密集波长合束装置，工作电流12A时，获得激光输出功率39.8W，合束效率78.2％，光谱宽度10.8nm，快慢轴光束质量0.49mm·mrad×4.45mm·mrad，接近于单管半导体激光器的光束质量。　　4.采用焦距400mm的转换透镜，搭建了密集波长合束装置，工作电流12A时，合束后的激光光谱宽度9nm，激光功率36.1W，合束效率74.5％，快慢轴光束质量为0.5mm·mrad×4.58mm·mrad。实验验证了转换透镜焦距对密集波长合束效果的影响:转换透镜的焦距越长，合束后的输出光谱宽度越窄，但会降低输出功率和合束效率。　　5.设计了三倍缩束望远系统，ZEMAX光学模拟结果表明可将合束后的输出光谱线宽从10.8nm压缩至3.6nm。引入望远系统还可以抑制光束串扰，解决反馈光进入合束系统发生串扰导致光束质量恶化问题。

关键词：单管半导体激光器密集波长合束光束质量光谱线宽输出功率

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单管半导体激光器的多管合束装置

单管半导体激光器的多管合束装置

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作者：刘翠翠王鑫王翠鸾吴霞刘素平马骁宇 100083 北京市海淀区清华东路甲35号

一种单管半导体激光器的多管合束装置，包括：四组单管半导体激光器和光学模组，每一组单管半导体激光器，包括N个单管半导体激光器，光学模组包括：偏振合束镜，波长合束镜以及聚焦透镜，将单管半导体激光器发射的激光聚焦为一束双波... 详细信息

标准号: CN207009893U

一种单管半导体激光器的多管合束装置，包括：四组单管半导体激光器和光学模组，每一组单管半导体激光器，包括N个单管半导体激光器，光学模组包括：偏振合束镜，波长合束镜以及聚焦透镜，将单管半导体激光器发射的激光聚焦为一束双波长合束激光。

关键词：单管半导体激光器光学模组波长合束镜合束装置激光聚焦聚焦透镜合束镜双波长多管合束偏振激光发射

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一种多单管半导体激光器准直合束结构

一种多单管半导体激光器准直合束结构

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作者：伍峰徐海军牛奔陈欣许晶晶韩琼 100016 北京市朝阳区酒仙桥东路1号院6号楼西五层

本发明涉及多单管半导体激光器的合束领域，尤其是一种利于散热和光束密排的多单管半导体激光器准直合束结构，其包括放置在平面底板上进行波长合束或偏振合束的多组准直合束单元。每组中的多个准直合束单元进行空间合束。每个准直合束... 详细信息

标准号: CN109149369B

本发明涉及多单管半导体激光器的合束领域，尤其是一种利于散热和光束密排的多单管半导体激光器准直合束结构，其包括放置在平面底板上进行波长合束或偏振合束的多组准直合束单元。每组中的多个准直合束单元进行空间合束。每个准直合束单元包括斜面热沉、激光芯片组件(COS)、快轴准直透镜(FAC)、慢轴准直透镜(SAC)和45度反射镜。通过合理地设计斜面热沉、慢轴准直透镜(SAC)和45度反射镜的角度，可使准直合束单元输出光束的慢轴方向与平面底板的安装面平行，一组准直合束单元输出的光束相互平行且合束后光斑能在快轴方向实现无间距紧密排列。本发明结构不需要台阶，冷却均匀性和散热效率好，光束紧密排列，耦合效率高。

关键词：合束准直准直透镜慢轴单管半导体激光器紧密排列平面底板快轴热沉平行冷却均匀性光斑合束结构激光芯片散热效率输出光束耦合效率安装面波长散热密排偏振输出

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三波长多单管半导体激光器的光纤耦合装置

三波长多单管半导体激光器的光纤耦合装置

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作者：刘翠翠王翠鸾熊聪王鑫吴霞刘素平马骁宇 100083 北京市海淀区清华东路甲35号

本发明公开了一种三波长多单管半导体激光器的光纤耦合装置，包括三组单管半导体激光器和光学透镜模组，每一组单管半导体激光器包括X个单管半导体激光器；光学透镜模组包括：光束整形透镜，包含快轴光束整形透镜及慢轴光束整形透镜，... 详细信息

标准号: CN107884885A

本发明公开了一种三波长多单管半导体激光器的光纤耦合装置，包括三组单管半导体激光器和光学透镜模组，每一组单管半导体激光器包括X个单管半导体激光器；光学透镜模组包括：光束整形透镜，包含快轴光束整形透镜及慢轴光束整形透镜，波长合束镜，聚焦透镜组以及反射镜。聚焦透镜组可将多个单管半导体激光器发射的激光消像差及聚焦，于光纤入射端面处得到一个小于光纤直径长度的的聚焦光斑，并从光纤输出端输出光束。

关键词：单管半导体激光器光束整形透镜光学透镜模组聚焦透镜组光纤入射端面光纤耦合装置波长合束镜光纤输出端聚焦光斑快轴光束输出光束整形透镜反射镜三波长慢轴像差光纤激光聚焦发射

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分布式多单管半导体激光器合束装置

分布式多单管半导体激光器合束装置

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作者：胡满郑婉华张伟桥周旭彦齐爱谊 100083 北京市海淀区清华东路甲35号

本公开实施例提供了一种分布式多单管半导体激光器合束装置，包括：多单管半导体激光器空间合束系统(A)，包括多个半导体激光器空间合束单模块(1)，多个半导体激光器空间合束单模块(1)在慢轴方向上光斑叠加，半导体激光器空间合束单模块... 详细信息

标准号: CN116706689A

本公开实施例提供了一种分布式多单管半导体激光器合束装置，包括：多单管半导体激光器空间合束系统(A)，包括多个半导体激光器空间合束单模块(1)，多个半导体激光器空间合束单模块(1)在慢轴方向上光斑叠加，半导体激光器空间合束单模块(1)包括多个单管半导体激光器，多个单管半导体激光器在快轴方向上光斑叠加；光栅光谱调控及前腔共孔径光谱合束系统(B)，用于将光束锁定在不同的中心波长上，在快轴方向压窄激光的光谱宽度，进行共孔径合束输出；快慢轴转换系统(C)，用于将进行快慢轴转换，匀化快慢轴光束质量；光纤耦合系统(D)，用于将光束耦合进光纤中输出。

关键词：合束单管半导体激光器半导体激光器单模块快慢轴光斑共孔径光谱快轴叠加光纤耦合系统光束耦合光栅光谱合束装置中心波长转换系统输出慢轴前腔匀化光纤激光锁定调控转换

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一种基于光纤耦合单管半导体激光器的传光束结构

一种基于光纤耦合单管半导体激光器的传光束结构

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作者：曹银花姚磊邱运涛刘友强秦文斌王智勇 100124 北京市朝阳区平乐园100号

本发明提供一种基于光纤耦合单管半导体激光器的传光束结构，所述传光束结构由至少一个光纤合束器、用于将光纤合束器进行封装和固定的封装结构和输出结构依次连接而成。所述光纤合束器由n根光纤熔融拉锥后形成一根光纤，包括光纤合束... 详细信息

标准号: CN106772805A

本发明提供一种基于光纤耦合单管半导体激光器的传光束结构，所述传光束结构由至少一个光纤合束器、用于将光纤合束器进行封装和固定的封装结构和输出结构依次连接而成。所述光纤合束器由n根光纤熔融拉锥后形成一根光纤，包括光纤合束器主体、熔融拉锥区和合束光纤。所述输出结构包括套管和封装在套管中的多根光纤，所述光纤的数目与光纤合束器数目相等，每个光纤合束器对应一根光纤作为输出端。本发明利用一种光纤合束器将多个单管激光器发射的光进行合束，从而增大了单管半导体激光器的输出功率；传光束结构制作简单，使用方便，解决了单管半导体激光器输出功率小的问题。

关键词：光纤合束器单管半导体激光器传光束光纤输出功率输出结构套管封装光纤熔融拉锥单管激光器熔融拉锥区多根光纤封装结构光纤耦合结构制作依次连接固定的输出端合束相等发射

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一种多单管半导体激光器双面冷却封装结构

一种多单管半导体激光器双面冷却封装结构

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作者：石琳琳王娇娇马晓辉邹永刚徐莉李岩金亮张贺李卫岩 130022 吉林省长春市卫星路7089

本发明属于激光器技术领域，特别涉及一种多单管半导体激光器双面冷却封装结构，解决了多单管半导体激光器封装中的散热问题。一种多单管半导体激光器双面冷却封装结构，包括基础热沉，基础热沉上设置有绝缘热沉，绝缘热沉上设置有次级... 详细信息

标准号: CN111711067A

本发明属于激光器技术领域，特别涉及一种多单管半导体激光器双面冷却封装结构，解决了多单管半导体激光器封装中的散热问题。一种多单管半导体激光器双面冷却封装结构，包括基础热沉，基础热沉上设置有绝缘热沉，绝缘热沉上设置有次级热沉，次级热沉之间为半导体激光器。通过在单管半导体激光器的N面和P面焊接次级热沉材料，使得半导体激光器产生的热量由传统的P面单向传导或N面单向传导改为P面和N面双向传导，增加了散热通道，提高了散热效率，高效地降低了有源区的结温，提高了激光器的输出功率和光束质量，通过将单管半导体激光器竖直放置，缩小了单管与单管之间的间距，节省了空间，使得器件更加小型化。

关键词：单管半导体激光器热沉传导半导体激光器封装结构双面冷却单管绝缘激光器技术领域热沉材料散热通道散热问题散热效率输出功率竖直放置激光器传统的结温源区封装焊接

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