蓝光半导体激光器热特性和纵模调控研究

摘要

近些年来，随着GaN基蓝光半导体激光器输出功率逐步上升，为它在激光二倍频领域应用提供了可能性。一方面，输出功率的上升，使得激光器热效应问题愈加突出；另一方面，蓝光半导体激光器作为倍频泵浦源使用时，应具备良好的单纵模特性。因此，本文针对蓝光半导体激光工作时的热稳定性和纵模调控要求，开展热特性和模式调控研究。　　本文首先针对W级蓝光半导体激光器正常工作所需的大电流和电源稳定性要求，设计了蓝光半导体激光器驱动和控制电路，完成了电路板的制作。然后针对W级蓝光半导体激光器严苛的散热要求，建立了蓝光半导体激光器的散热模型，对激光器热特性进行了仿真和分析，设计、加工、装配了散热系统，进行了半导体激光器工作稳定性测试和不同温度对激光器性能参数的影响测试，验证了散热系统的可行性。最后针对W级蓝光半导体激光器纵模调控要求，在光学平台上设计、搭建了基于衍射光栅的外腔反馈系统，测试了外腔系统对阈值电流、P-I曲线的影响和能够实现的中心波长调控范围。

目录

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第1章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 蓝光半导体激光器现状

1.2.1 半导体激光器散热系统综述

1.2.2 蓝光半导体激光器应用场景综述

1.3 蓝光半导体激光器倍频面临的问题分析

1.4 论文的主要工作及内容安排

第2章 蓝光半导体激光器驱动和控制电路

2.1 电压转换电路设计

2.2 半导体激光器驱动电路

2.3 温度控制电路

2.4 PCB 制作

2.5 本章小结

第3章 大功率半导体激光器散热系统搭建、仿真与测试

3.1 温度对激光器性能影响

3.2 散热系统搭建

3.3 热效应仿真分析

3.3.1散热方案设置

3.3.2具体模型设置

3.3.3仿真数据

3.3.4风扇方向讨论

3.3.5仿真数据分析

3.4 温度对激光器输出的影响

3.4.1阈值电流

3.4.2输出光功率

3.4.3中心波长

3.5 稳定性测试

3.6 本章小结

第4章 半导体激光器纵模调控研究

4.1 外腔激光器系统搭建

4.1.1准直系统光路调试

4.1.2外腔反馈系统安装

4.2 阈值电流和P-I 曲线

(a) 无外腔系统

(b) 有外腔系统

(c) 添加外腔后对比分析

4.3 中心波长调控

4.4 耦合效率

4.5 本章小结

总结与展望

总结

展望

致谢

参考文献