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高亮度半导体激光器模块泵浦光纤激光器

导读: 单发射体或阵列配置(也称为半导体激光器巴条)中的多模半导体激光器,已经成为多种应用中的固态激光器光学泵浦的首选泵浦源。

  单发射体或阵列配置(也称为半导体激光器巴条)中的多模半导体激光器,已经成为多种应用中的固态激光器光学泵浦的首选泵浦源。当用于光纤激光器的光学泵浦源时,单发射体 和巴条各有特定的优缺点。单发射体的优势在于能够实现可大规模量产,并具有相对良好的热管理能力;而巴条则在光学亮度、小巧的体积(同等输出功率条件下),以及通过几个单体光学元件对多个发射体进行光束整形方面,具有自身优势。

  通过开发专门的芯片结构,以及针对光纤激光器泵浦应用对模块进行专门的设计和优化,半导体激光器巴条已经能够实现自动化生产和光纤耦合,同时降低了对相邻发射体的热影响。

  优化的芯片结构

  传统上,激光二极管巴条可以描述为位于一个非常薄的外延生长层上、由光刻定义的激光发射体阵列。芯片宽度通常为10mm,发射体的谐振腔为1mm,其大约比阵列宽度小一个数量级。这些单晶半导体结构沿垂直于发射体的平面断开,随后暴露面被镀上反射膜。

  在最初使用高功率半导体激光器时,其可提供的光功率通常会受到端面上光学反射膜的损伤阈值(COMD=灾变性光学镜面损伤)的限制,这样就只能通过增加发射体宽度、以及增加发射体数目来提高功率。更宽的发射体将会导致更高的光束发散,并会对相邻的发射体产生更大的热影响,这就是众所周知的热串扰,其最终会导致每个单独发射体的光束整形损耗。

  光学端面镀膜技术的进一步发展,已经实现了更加耐用的反射镜,从而可以通过使用腔长更长、宽度更窄的发射体(降低发散)和更大的发射体间距(减少热串扰)来提高功率。这种半导体激光器巴条的外观接近正方形,其发射体的腔长和阵列宽度在同一尺寸范围,但是发射体的数量却只有标准阵列的25%。这使得激活体积与标准巴条相当,从而实现了与标准巴条接近的功率输出。这些巴条通常被称为迷你巴条(Mini-bar)、超级巴条(Super-bar)或“T型巴条”(T-Bar,定制巴条)。在这种巴条中,发射体之间较大的间距,允许使用易于加工的SAC(慢轴准直)透镜阵列对所有发射体的输出光进行准直。发射体尺寸的减小,能够降低光束发散,从而使光纤耦合变得更加容易。

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