大功率激光二极管光束特性研究

摘要

半导体激光器己成为现代光电系统和光子系统中不可取代的重要部分,但是由于半导体激光器本身波导结构的影响,在使用它之前需要对其输出光束进行整形.为了合理设计光学系统,就必须准确了解光场远场分布.然而对于大功率激光二极管,仍然没有结构简单并且能较好反映实际器件特性的光场模型.因此,本文的主要工作是:介绍了半导体激光器工作的基本原理,列举了几种基本结构,指出了现有半导体激光器的优缺点.随后列举了现有的光场分布模型.基于已有的赫姆霍茨方程严格远场渐进解,提出使用两个离心高斯光束描述大功率激光二极管源场平行结平面方向的模式场分布,代入严格远场解中得到一种描述大功率激光二极管远场光分布模型,用于描述其双峰远场结构.针对建立的理论模型,采用计算机拟合,和三种激光二极管的实验数据进行了比较,曲线主要部分都能很好吻合,并且偏差部分的能量仅占总能量的6％-7％,验证了模型的实用性.在单个激光二极管的基础上,本文还将模型推广到线形列阵大功率半导体激光器,给出了理论曲线.本文提出的模型数学表达形式简单,可以方便的用于研究光束经光学系统后的变换,以及计算光学系统的耦合效率,而且对于定量设计光学整形系统十分有用.

目录

文摘

英文文摘

独创性（或创新性）声明及关于论文使用授权的说明

第一章绪论

§1.1研究背景及重要意义

§1.2论文的主要内容

第二章半导体激光器

§2.1基本原理及器件结构

§2.2半导体激光器的优缺点

第三章现有光场模型

第四章理论基础

§4.1波动光学的衍射理论

§4.2非傍轴光波的传播理论

第五章大功率激光二极管光束模型

§5.1小功率半导体激光二极管光束概述

§5.2大功率LD光场分布模型

§5.3激光二极管列阵光场分布研究

§5.4本章小结

结论

致谢

参考文献

在读期间研究成果