405nm光纤耦合激光器光纤耦合技术研究

摘要

半导体激光器是以半导体材料为工作物质而产生激光的器件,它具有结构简单、体积小、寿命长、效率高和可直接调制等优点,在激光通信、激光医疗、激光测距、激光泵浦等领域得到了非常广泛的应用。目前,半导体激光器技术已成为当今光电子科学的核心技术,并极大地推动了其他科技的发展,被誉为是二十世纪人类最伟大的发明之一。然而由于半导体激光器本身的结构特点,快轴方向发散角较大,慢轴方向发散角较小,造成快慢轴光束的严重不对称,这就极大地限制了半导体激光器的直接应用。采用光纤耦合输出的方式不仅简化了半导体激光器的应用条件,改善了输出光束的非对称性,同时也便于实现多个激光光源之间的输出光耦合或组合,从而得到更高的功率输出。
　　论文通过对半导体激光器的基本特性、光纤的性质及半导体激光器光纤耦合技术的研究,理论分析了光纤耦合方式、光束整形、对接误差以及镀膜等因素对耦合效率的影响。同时,实验研究了光束发散角、光纤数值孔径、光纤端面质量对耦合效率的影响,探索了提高低数值孔径光纤耦合效率的方法,并且得到了光束发散角对出纤光束光斑质量的影响规律。最终成功设计了高效率光纤耦合输出的405 nm半导体激光器。本论文从理论和实验两方面为进一步提高半导体激光器的光纤耦合效率和设计最佳的405 nm光纤耦合半导体激光器提供了参考。

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第一章 绪论

1.1 半导体激光器发展历程

1.2 GaN基半导体激光器发展历程

1.3 光纤耦合技术

1.4 405 nm光纤耦合半导体激光器

第二章 半导体激光器的特性研究

2.1半导体激光器的结构

2.2 半导体激光器的光束特性研究

2.3 光束质量

2.4 405 nm半导体激光器的应用领域

2.5 生长和制作GaN基激光器存在的问题

2.6 小结

第三章 光纤的特性研究

3.1 光纤的结构

3.2 光纤的分类

3.3 光纤的损耗

3.4 小结

第四章 半导体激光器光纤耦合技术研究

4.1 直接耦合

4.2 间接耦合

4.3 单束光准直分析

4.4 半导体激光器与光纤的对接误差分析

4.5 镀膜

4.6 小结

第五章 405 nm半导体激光器光纤耦合实验

5.1 实验研究影响耦合效率的因素

5.2 实验研究增加低数值孔径光纤的耦合效率

5.3 实验研究出纤光斑质量的影响因素

5.4 405 nm光纤耦合激光器的设计

5.5 小结

第六章 总结

致谢

参考文献