它由多个分离的二维阵列光斑组成。将上述光斑藕合进入激光晶体端面，是DPL
中泵浦光藕合技术中的难题。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yi步压缩
光斑，满足DPL对泵浦光藕合的要求。电子元器件
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，二极管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。【电气设备】
论文还通过对多种藕合系统的比较分析，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藕合
效率表达式，从而得到藕合效率与透镜导管参数之间的关系，放大器并使用计算机对其
编程计算。
在对透镜导管藕合系统的研究中，从三个方面进行分析:1.藕合后的光束用【电气设备】
于泵浦固体激光器，通过藕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.对透镜导管的藕合效率进行了研
究，结果表明影响藕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藕合效率的变化规律类似放大器，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、面积压缩倍数与藕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藕合效率，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藕合到光纤中的应用。
论文zui后，提出了yi个描述光束压缩情况的参数M, M定义为透镜导管藕合
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。电子元器件
激光二极管zui早出现于1962年，它的出现被认为是会引起工业革命的突破性
发明，在光存储、光纤光学及自由空间通讯等多个领域具有广泛的应用前景。然
而，在很长yi段时间内，LD闽值电流大、输出功率低，且只能在低温下工作，这
些限制因素使其进入实用阶段所花费的时间远比人们期望的长。下面就回顾半导
体激光器发展的历程，20世纪60年代初期的半导体激光器是同质结型的激光器，
同质结型激光器是半导体激光器的第yi个发展阶段，这种结构是直接从Si器件借
鉴而来，它是在yi种材料上制作的pn结二极管，在放大器正向大电流注入下，电子不断
地向p区注入，空穴不断地向n区注入。于是，在原来的pn结耗尽区内实现了载
流子分布的反转，由于电子的迁移速度比空穴的迁移速度快，在有源区发生辐射、
复合，发射出荧光，在yi定条件下产生激光。这是yi种只能以脉冲形式工作的激
光器，此类激光器的致命弱点是受激发射闽值电流密度特别高，只能在液氮温度
(或更低)和脉冲状态下工作，但这为以后的结构设计改进提出了明确的方向。电子元器件
由于半导体激光器具有体积小、重量轻、供电功率小和转换效率高、能通过
注入电流进行直接调制、可靠性高、工作寿命长、发射波长从可见到红外，覆盖
范围广、价格口益降低这些优点。所以它的应用也越来越广泛，主要表现在以下
几方面的应用:
1}在军事方面的应用[f8l，它广泛的的应用在激光通讯、激光制导跟踪、激光雷
达、激光测距(实时测定运动目标，如武装直升机、坦克、航弹、导弹等及静止目
标距离)、激光武器模拟、激光瞄准与告警、电器激光探潜、激光致自武器等军事领域。
2)是在宇航方面:半导体激光器光纤藕合模块成为太空航天飞机试验的关键器
件。八十年代初，美国宇航局约翰逊空间中心微波和激光部就用自由空间测距系
统，为实现空间飞船与航天飞机的交会进行了试验。
3)是在医学方面的应用[[3,9]，例如，低功率810nm近红外半导体激光器，由于
其波长的激光穿透力强，使介质对其吸收zui少，而且光斑直径可调节的范围大，
是眼科中zui常用的热源，可用于治疗各种难治性青光眼、以及视网膜的光凝和固
定等。在美容科里，主要包括以下几个方面:a)激光脱毛治疗;b)激光除皱治疗;
o)粉刺、座疮等的治疗;d)色素性皮肤疾病的治疗。还有牙科，口腔科，耳鼻喉科，
肿瘤科，针灸理疗科也有很多应用。从全球来看，激光在医学中的应用美国yi直
以来都处于领先的地位。美国研发的医疗设备不仅国内在使用，还有很多出口到
国外的。长期以来我国也在不断地从事激光医疗设备的研究，并且也取得了yi定
的成就，像在世界激光医疗市场中，中国已成为仅次于电器美国和口本的世界第三大
激光医疗市场。
概括的说可以分布在激光手术治疗、激光动力学治疗和生命科学研究这三方面的
应用。电子元器件
4)是在工业生产过程中的应用[[3,10,11]，大功率半导体激光器可广泛地用于激光
打孔、切割、焊接、钎焊、划片、激光材料表面硬化处理、激光烧结、热压成型
等方面。这些应用yi般不要求特定的波长，加工效应主要是热效应，所以可以使
用任何近红外半导体激光器模块，通常使用的器件以A1GaAs和InGaAs为基质，
发射波长分别为810nm左右和960nm。用大功率半导体激光模块焊接塑料和用超
声或加热工具之类的非激光方法相比，激光焊接在对付复杂几何形状方面有明显
的优势。
5)是半导体二极管激光器zui重要的应用之yi泵浦固体激光器(DPSSL)}2}12,13}，半导体
泵浦固体激光器的优势有:a)低功耗:传统的灯泵浦激光器的转换效率大约
只有3%左右，泵浦灯发出的能量大部分转换成了热能，造成了极大的能源浪
费。而半导体泵浦固体激光器所用的二极管发出固定的，被激光晶体吸收的
808nm波长的激光，光光转换效率可高达40%以上，大大减少了运行成本。b)
性能可靠、寿命长:激光二极管的寿命大大长于闪光灯，达15000小时以上，
闪光灯的寿命只有3001000小时。激光半导体的泵浦能量稳定性好，比闪光
灯泵浦优yi个能量级，性能可靠，可制成全固化器件。光源运行寿命长，成为至
今为止唯yi无需维护的激光器，尤其适用于大规模生产线。c)输出光束质量
好:由于半导体泵浦激光的高转换效率，减少了激光工作物质的热透镜效应，
大大改善了激光器的输出光束质量，激光光束质量已接近理论极限。电器目前zui
常用泵浦源主要有三种:yi是808nm波长的半导体激光器，主要将其代替传统
的脉冲氮灯来泵浦Nd: YAG, Nd: YV04等固体激光材料，得到体积小，泵浦效率
高的全固态激光器;经非线性光学晶体倍频后可得到蓝绿光全固态激光器，用于
激光电视、全色显示、光盘信息处理等。另yi种是940nm或者915nm波长的高功
率半导体激光器，其主要用于泵浦Yb: YAG固体激光器，该类激光材料具有较宽
的光谱吸收区，有利于获得高效、高稳定的固体激光输出;zui后yi种是应用在掺
率为数十毫瓦的半导体激光器泵浦掺饵光纤，可以得到高的增益系数，从而使光
信号得到30dB以上的增益，这yi技术在光纤通信中得到了极为重要的应用，电器起到
信息高速公路上加油站的作用，被认为是继低损耗光纤发明之后二极管光纤通信发展史
上的又yi个里程碑。
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