發(fā)布時(shí)間：2021-05-09 18:50

　　針對(duì)目前高功率高亮度半導(dǎo)體激光器光纖耦合模塊的需求,論文依據(jù)半導(dǎo)體激光器的特性,以及準(zhǔn)直、合束、光纖耦合理論,采用20支綠光半導(dǎo)體激光器單管通過(guò)光學(xué)變換對(duì)其進(jìn)行空間合束及光纖耦合,設(shè)計(jì)并制備出一種功率10W,光纖芯徑400微米的綠光光纖耦合模塊。論文采用ZEMAX光線追跡軟件設(shè)計(jì)了綠光TO管的快慢軸準(zhǔn)直透鏡、縮束透鏡組與光纖耦合消像差透鏡組,整個(gè)模塊依次通過(guò)光束準(zhǔn)直、空間合束、擴(kuò)束整形以及光纖耦合技術(shù)實(shí)現(xiàn)了綠光半導(dǎo)體激光器的高功率光纖耦合輸出,理論上可獲得的光纖耦合效率為98%以上。通過(guò)器件選型、裝調(diào)、測(cè)試等流程完成光纖耦合模塊制備實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)中將20支輸出功率為120W的綠光TO管耦合進(jìn)入芯徑400μm、數(shù)值孔徑0.22的光纖,在1.520A的電流激勵(lì)下獲得連續(xù)輸出功率接近10.120W,對(duì)應(yīng)的光纖耦合效率約為84.2%。實(shí)驗(yàn)中耦合效率低于理論值,分析其原因主要是在裝調(diào)中快、慢軸準(zhǔn)直透鏡擺放的各種偏差及光纖耦合系統(tǒng)對(duì)接時(shí)出現(xiàn)的各種誤差所造成的,最后提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施。通過(guò)理論分析與實(shí)驗(yàn)可以證明本文所研究的綠光半導(dǎo)體激光器光纖耦合模塊的設(shè)計(jì)方案以及結(jié)構(gòu)方式是可行的。 

【文章來(lái)源】：長(zhǎng)春理工大學(xué)吉林省

【文章頁(yè)數(shù)】：68 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 半導(dǎo)體激光器及光纖耦合模塊的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 半導(dǎo)體激光器的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 光纖耦合模塊的研究現(xiàn)狀
    1.3 半導(dǎo)體激光器的特點(diǎn)及應(yīng)用
        1.3.1 半導(dǎo)體激光器的特點(diǎn)
        1.3.2 半導(dǎo)體激光器的應(yīng)用
    1.4 綠光半導(dǎo)體激光器的發(fā)展歷程
        1.4.1 綠光半導(dǎo)體激光器的背景
        1.4.2 綠光LD的材料問(wèn)題
        1.4.3 綠光半導(dǎo)體激光器的應(yīng)用現(xiàn)狀
    1.5 本論文的主要工作及安排
第二章 半導(dǎo)體激光器的基本原理及光纖耦合理論
    2.1 半導(dǎo)體激光器的原理
        2.1.1 半導(dǎo)體激光器的結(jié)構(gòu)
        2.1.2 半導(dǎo)體激光器的工作原理
        2.1.3 半導(dǎo)體激光器的主要參數(shù)
    2.2 半導(dǎo)體激光器的光束參數(shù)及測(cè)量方法
        2.2.1 光斑尺寸的評(píng)價(jià)及測(cè)量方法
        2.2.2 遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角的評(píng)價(jià)及測(cè)量
    2.3 光束質(zhì)量評(píng)價(jià)及影響光束質(zhì)量的因素
        2.3.1 激光光束質(zhì)量的評(píng)價(jià)
        2.3.2 影響激光光束質(zhì)量的因素
    2.4 半導(dǎo)體激光器準(zhǔn)直系統(tǒng)的原理及方法
        2.4.1 準(zhǔn)直的基本原理
        2.4.2 常用的準(zhǔn)直系統(tǒng)
    2.5 半導(dǎo)體激光器的合束方法
        2.5.1 空間合束
        2.5.2 偏振合束
        2.5.3 波長(zhǎng)合束
    2.6 光纖耦合理論及方法
        2.6.1 光纖
        2.6.2 光纖耦合理論
        2.6.3 常用的光纖耦合方法
    2.7 本章小結(jié)
第三章 綠光半導(dǎo)體激光器光纖耦合模塊的光機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    3.1 綠光半導(dǎo)體激光器光纖耦合模塊的光學(xué)設(shè)計(jì)
        3.1.1 綠光半導(dǎo)體激光器光源設(shè)計(jì)仿真
        3.1.2 準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        3.1.3 空間合束模擬仿真
        3.1.4 擴(kuò)束系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
        3.1.5 聚焦耦合光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
    3.2 綠光半導(dǎo)體激光器光纖耦合模塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        3.2.1 半導(dǎo)體激光器的發(fā)熱機(jī)理及危害
        3.2.2 半導(dǎo)體激光器的散熱方式
        3.2.3 綠光TO單管的散熱夾具設(shè)計(jì)
    3.3 本章小結(jié)
第四章 綠光單管半導(dǎo)體激光器光纖耦合模塊的實(shí)驗(yàn)研究
    4.1 綠光單管合束及光纖耦合模塊的實(shí)驗(yàn)及分析
        4.1.1 實(shí)驗(yàn)器件的選取
        4.1.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程
        4.1.3 實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析及注意事項(xiàng)
    4.2 半導(dǎo)體激光器光纖耦合模塊結(jié)果分析
        4.2.1 快軸準(zhǔn)直鏡裝調(diào)誤差
        4.2.2 光纖調(diào)整誤差分析
    4.3 本章小結(jié)
結(jié)論
致謝
參考文獻(xiàn)


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于TO單管的10W綠光LD光纖耦合模塊[J]. 王智寧,于海娟,周闖,趙鵬飛,孫艷軍.  長(zhǎng)春理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2018(02)
[2]Light20gain20amplification20in20microcavity20organic20semiconductor20laser20diodes20under20electrical20pumping[J]. Jie Lin,Yongsheng Hu,Ying Lv,Xiaoyang Guo,Xingyuan Liu.  Science Bulletin. 2017(24)
[3]808nm大功率半導(dǎo)體激光器陣列的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 楊曄,劉云,秦莉,王燁,梁雪梅,李再金,胡黎明,史晶晶,王超,王立軍.  強(qiáng)激光與粒子束. 2011(01)
[4]功率效應(yīng)對(duì)功率LED熱阻的影響[J]. 戴樹(shù)春.  發(fā)光學(xué)報(bào). 2010(06)
[5]高功率半導(dǎo)體激光器熱阻測(cè)量的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 辛國(guó)鋒,沈力,皮浩洋,瞿榮輝,蔡海文,方祖捷,陳高庭.  激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2010(11)
[6]高占空比大功率半導(dǎo)體激光線陣熱特性分析[J]. 胡黎明,李再金,秦莉,楊曄,王燁,劉云,王立軍.  光學(xué)學(xué)報(bào). 2010(04)
[7]大功率無(wú)鋁量子阱半導(dǎo)體激光陣列特性[J]. 胡黎明,李再金,秦莉,楊曄,王燁,劉云,王冰冰,王立軍.  中國(guó)激光. 2010(02)
[8]808nm高占空比大功率半導(dǎo)體激光器陣列[J]. 李再金,胡黎明,王燁,張星,王祥鵬,秦莉,劉云,王立軍.  強(qiáng)激光與粒子束. 2009(11)
[9]808nm激光二極管陣列波長(zhǎng)光束組合20W輸出[J]. 劉波,李強(qiáng),張雪,惠勇凌,韓軍婷,姜夢(mèng)華,龐愷.  強(qiáng)激光與粒子束. 2009(11)
[10]高功率雙包層光纖激光器的泵浦技術(shù)[J]. 阮乂,寧提綱,裴麗,胡旭東.  光纖與電纜及其應(yīng)用技術(shù). 2009(01)

博士論文
[1]大功率半導(dǎo)體激光器合束技術(shù)及應(yīng)用研究[D]. 張志軍.中國(guó)科學(xué)院研究生院（長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所） 2013
[2]大功率半導(dǎo)體激光器單管合束及光纖耦合的研究[D]. 朱洪波.中國(guó)科學(xué)院研究生院（長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所） 2012
[3]垂直腔面發(fā)射激光器的研制及其特性分析[D]. 晏長(zhǎng)嶺.中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所 2000

碩士論文
[1]單管半導(dǎo)體激光器光纖耦合技術(shù)研究[D]. 虞天成.蘇州大學(xué) 2015
[2]半導(dǎo)體激光器的光束特性和耦合系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 張林.長(zhǎng)春理工大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3177834