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1、上次课内容上次课内容上次课内容上次课内容n n热相关基础知识热相关基础知识n n单元器件的散热结构单元器件的散热结构n n阵列器件的散热结构阵列器件的散热结构1 1运用领域对半导体激光的需求运用领域对半导体激光的需求北京工业大学北京工业大学输出功率：输出功率：1000W光束质量：光束质量：12mm mrad 德国德国Laserline2 2本节课主要内容本节课主要内容n n高功率、高光束质量半导体激光系统的集成。高功率、高光束质量半导体激光系统的集成。3 3光束质量的衡量参数光束质量的衡量参数BPP： beam-parameter product光束质量表征光束的可汇聚程度光束质量表征光束的可
2、汇聚程度光参积是一个不变量光参积是一个不变量4 4非光纤耦合输出系统非光纤耦合输出系统n n激光头工作距离激光头工作距离100mm100mm对光束质量提出要求对光束质量提出要求5 5光纤耦合输出系统光纤耦合输出系统n n输入光束的光斑半径要小于光纤芯径输入光束的光斑半径要小于光纤芯径 n n发散角（全角）要小于光纤数值孔径的反正弦的发散角（全角）要小于光纤数值孔径的反正弦的2 2倍倍 N.A.=0.22 0.68 8快轴的准直快轴的准直N.A.=nsin 高数值孔径要求使用高折射率材料高数值孔径要求使用高折射率材料难点：非球面微柱透镜的加工难点：非球面微柱透镜的加工9 9快轴的准直快轴的准直椭
3、球面方程椭球面方程1010SmileSmile条件下的快轴准直条件下的快轴准直1111慢轴方向光场慢轴方向光场单元器件：单元器件：阵列器件：阵列器件：X0为周期为周期1212慢轴的准直慢轴的准直 慢轴方向孔径较低，利用普通石英玻璃，柱透镜阵列对慢轴方向孔径较低，利用普通石英玻璃，柱透镜阵列对半导体激光阵列进行准直。半导体激光阵列进行准直。1313快慢轴准直镜实物图快慢轴准直镜实物图1414激光激光barbar的的BPPBPP及其对称化及其对称化1515阵列及堆的对称化阵列及堆的对称化阵列光束的对称化阵列光束的对称化堆光束的对称化堆光束的对称化1616薄膜光学原理简介薄膜光学原理简介反射率的控制
4、反射率的控制高反及增透高反及增透反射率与偏振态的控制反射率与偏振态的控制偏振分束偏振分束1717例：单层减反膜例：单层减反膜折折射射率率为为1.52的的玻玻璃璃敷敷有有折折射射率率为为1.38的的氟氟化化镁镁薄薄膜膜后后，单单面面的的反反射射损损失失可可从从4.2%减减少少到到1.5%左左右右，例例如如7块块平平板板系系统统镀镀膜膜后后，在在参参考考波波长长上上总总的的透透射射率可近似地估计为：率可近似地估计为： T(0.97)780.7% 未镀膜：未镀膜： T=(0.92)7=55.7%这比没有经过镀膜处理的系统提高了约这比没有经过镀膜处理的系统提高了约25的透射能量的透射能量1818光学薄
5、膜分类光学薄膜分类n n减反射膜或者叫增透膜减反射膜或者叫增透膜减反射膜或者叫增透膜减反射膜或者叫增透膜n n分束膜分束膜分束膜分束膜n n反射膜反射膜反射膜反射膜n n滤光片滤光片滤光片滤光片n n其他特殊应用的膜其他特殊应用的膜其他特殊应用的膜其他特殊应用的膜1919光学薄膜应用举例光学薄膜应用举例2020半导体激光空间耦合半导体激光空间耦合通过提高快轴方向通过提高快轴方向的填充密度提高的填充密度提高光束质量光束质量2121半导体激光的偏振耦合半导体激光的偏振耦合两束相互垂直的线偏振光通过偏振耦合成圆偏振光，两束相互垂直的线偏振光通过偏振耦合成圆偏振光，BPP不变，功率提高一倍，等效提高光
6、束质量一倍不变，功率提高一倍，等效提高光束质量一倍2222半导体激光的偏振耦合半导体激光的偏振耦合缺点：介质中光程长，有一定吸收，晶体需要良好冷却入射角有一定限制 晶体占据一定空间 No=1.658，Ne=1.486 2323半导体激光的波长耦合半导体激光的波长耦合4种波长光束耦合，种波长光束耦合，BPP不变，功率提高不变，功率提高4倍，倍，等效提高光束质量等效提高光束质量4倍倍2424耦合技术的组合使用耦合技术的组合使用diode laserfast- & slow axis collimationspatialmulti-plexingpolari-zationmultiplex.wave-lengthmultiplex.2525目前大功率半导体激光系统水平目前大功率半导体激光系统水平2626谢谢谢谢 谢谢谢谢2727
