【摘 要】
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大功率激光二极管泵浦固体激光器中泵浦源—激光二极管常采用stack结构,它由多个分离的二维阵列光斑组成。将上述光斑耦合进入激光晶体端面,是DPL中泵浦光耦合技术中的难题。
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大功率激光二极管泵浦固体激光器中泵浦源—激光二极管常采用stack结构,它由多个分离的二维阵列光斑组成。将上述光斑耦合进入激光晶体端面,是DPL中泵浦光耦合技术中的难题。为此,本文采用透镜导管技术压缩光斑。研究了影响传输效率,光斑压缩比的透镜导管结构参数。并提出采用锥形光纤进一步压缩光斑,满足DPL对泵浦光耦合的要求。论文中选择单个发光单元的椭圆高斯模型和Zeng模型,描述LD的远场光强分布,以这两种模型为基础,利用非相干叠加原理计算线阵bar条和面阵stack的光强。并用计算机分别模拟了两种模型的面阵stack的远场光强分布。论文还通过对多种耦合系统的比较分析,认为透镜导管用于大功率激光二极管阵列整形具有很大的发展潜力。将其选为整形系统,利用镜像法推导它的耦合效率表达式,从而得到耦合效率与透镜导管参数之间的关系,并使用计算机对其编程计算。在对透镜导管耦合系统的研究中,从三个方面进行分析:1.耦合后的光束用于泵浦固体激光器,通过耦合效率的积分表达式与透镜导管参数之间的关系,优化透镜导管参数,从而得到高效的泵浦效率。2.对透镜导管的耦合效率进行了研究,结果表明影响耦合效率的因素有曲率半径、透镜导管长度、输出面边长和快轴发散角。其中曲率半径和透镜导管长度与耦合效率的变化规律类似,这点可以通过透镜导管设计基本公式得以验证。为了更清晰的描述光束压缩情况,对边长压缩倍数、面积压缩倍数与耦合效率的关系也进行了研究。3.给定激光二极管的发光面积和透镜导管耦合效率,通过数据拟合可求出输出面边长的大小,再根据输出面边长选择合适的锥形光纤,从而实现整形后的光束耦合到光纤中的应用。论文最后,提出了一个描述光束压缩情况的参数M,M定义为透镜导管耦合效率与面积压缩倍数的乘积,在物理概念上M表示平均光强增大倍数,M越大,系统整形效果越好。计算表明M能够很好的描述系统整形效果。
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