中红外锑化物半导体激光器外腔光谱合束研究

论文摘要

中红外半导体激光器在环境监测、激光雷达、医学诊断、空间通信及军事国防等领域有着重要的应用前景。由于受到器件结构及材料性质限制,进一步提高输出功率变得十分困难。合束是半导体激光器实现高功率、高亮度激光输出的关键技术。相比于其他合束技术,通过光谱合束技术最有可能获得高功率,高亮度的中红外激光光源。本论文主要围绕中红外锑化物半导体激光器光谱合束技术,开展中红外光谱合束中激光外腔特性相关的研究。进行研究主要工作如下:(1)调研了国内外对于中红外半导体激光器合束技术的研究进展,分析了国内外研究机构对于中红外半导体激光器合束技术的研究,并撰写了一篇综述文章,发表在《红外与激光工程》杂志。(2)在采用输出耦合镜的单管锑化物半导体激光器外腔结构中,探究了输出耦合镜反射率对于激光器谐振腔、输出光束的功率、光束质量和光谱的影响。在输出耦合镜反射率为33.5%时,获得快慢轴M~2因子分别为7.68和10.87,光谱谱宽为490pm,输出效率为72.5%的输出光束。(3)针对输出耦合镜外腔的输出效率低的局限性,首次在中红外锑化物半导体激光器外腔结构中采用小角度V型腔。在单管锑化物半导体激光器小角度V型腔实验中,研究小角度V型腔中反射镜位置对于输出光束的功率、光束质量的影响。得出在小角度V形腔结构中,可以通过改变反射镜位置来改变输出光束的功率以及慢轴光束质量。当反射镜遮挡距离0.5mm时,获得快慢轴M~2因子分别为7.75和12.95,输出效率为87%的输出光束。(4)对空间合束后的锑化物半导体激光器,进行基于输出耦合镜的外腔模式和小角度V形腔模式的光谱合束。分别获得慢轴M~2为35,合束效率为45.8%,慢轴M~2=38.1,合束效率为72.3%的输出光束。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 中红外半导体激光器研究背景
•     1.1.1 医疗应用
•     1.1.2 军事对抗
•     1.1.3 气体检测
•   1.2 中红外锑化物半导体激光器研究进展
•   1.3 中红外半导体激光器合束研究进展
•     1.3.1 中红外半导体激光器相干合束
•     1.3.2 中红外半导体激光器光谱合束
•     1.3.3 中红外半导体激光器偏振合束
•     1.3.4 中红外半导体激光器波导合束
•     1.3.5 中红外半导体激光器空间合束
•   1.4 论文的选题依据和研究内容
• 第二章 锑化物半导体激光器
•   2.1 锑化物量子阱激光器的材料特性
•     2.1.1 晶格常数
•     2.1.2 带隙宽度
•   2.2 GaSb基半导体激光器的制备
•     2.2.1 GaSb基半导体激光器的制备工艺
•     2.2.2 外延生长技术
•     2.2.3 光刻技术
•     2.2.4 刻蚀技术
•     2.2.5 薄膜生长技术
•   2.3 本章小结
• 第三章 光谱合束原理及光学特性分析方法
•   3.1 光谱合束原理
•   3.2 高斯光束的特性
•   3.3 光束质量评价方法
•   3.4 光束质量测量方法
•   3.5 本章小结
• 第四章 锑化物半导体激光器外腔研究
•   4.1 锑化物半导体激光器的准直
•   4.2 采用输出耦合镜的锑化物半导体激光器外腔研究
•     4.2.1 锑化物半导体激光器光电性质研究
•     4.2.2 采用输出耦合镜的外腔特性
•     4.2.3 小角度V型腔研究
•   4.3 本章小结
• 第五章 锑化物半导体激光器光谱合束
•   5.1 锑化物半导体激光器空间合束
•   5.2 采用输出耦合镜外腔结构的锑化物半导体激光器光谱合束
•   5.3 锑化物半导体激光器小角度V型腔光谱合束
•   5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
•   6.1 总结
•   6.2 展望
• 参考文献
• 附录
• 指导教师及作者简介
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 曹宇轩

导师: 佟存柱

关键词: 锑化物半导体激光器,光谱合束,外腔

来源: 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学

单位: 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)

分类号: TN248.4

总页数: 70

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