宽面发射半导体激光器的光谱合束技术对发展高功率直接半导体激光光源具有重要意义。光栅外腔光谱合束基于光栅的波长选择特性和外腔半导体激光技术, 实现单个合束单元的光谱锁定和所有合束单元的合束输出, 输出光束质量与单个合束单元相当, 而亮度和功率得到很大的提高。基于无输出耦合镜光栅外腔光谱合束结构, 实现了单个半导体激光短阵列的光谱合束, 分析了光谱合束的输出光谱、输出功率和光束质量的特性, 获得了70 A工作电流下40.8 W的连续输出功率, 快轴和慢轴方向的光束质量分别为0.41 mm·mrad和9.16 mm·mrad(包含95％能量), 相应的电光转换效率为38.4％, 亮度高达67.90 MW/(cm2·sr)。

宽面发射半导体激光器的光谱合束技术对发展高功率直接半导体激光光源具有重要意义。光栅外腔光谱合束基于光栅的波长选择特性和外腔半导体激光技术,实现单个合束单元的光谱锁定和所有合束单元的合束输出,输出光束质量与单个合束单元相当,亮度和功率得到很大提高。基于两个半导体激光器短阵列叠阵,进行了无输出耦合镜光栅外腔光谱合束实验研究,实现了12个半导体激光器短阵列的光谱合束。分析了光谱合束的输出光谱、输出功率和光束质量,在70 A的抽运电流下,连续输出功率为578 W,光谱带宽为10.26 nm,电光转换效率46.5%。

受波导结构和芯片封装等因素的限制,半导体激光器快慢轴方向上的光束质量差距较大。半导体激光器主要用作抽运源,即亮度转换器,很难作为高亮度光源被直接应用。介绍了提高半导体激光器输出光功率密度和输出光束质量的非相干合束技术--波分复用合束技术,并总结了其国内外发展现状及若干重要动向。该研究为半导体激光器波分复用合束技术的发展提供了参考。

针对机载激光测距及激光指示应用需求, 设计了一种紧凑可靠的电光调Q脉冲激光器。从调Q速率方程出发, 分析了激光器输出能量随优化参数z增大而增大、脉宽随z增大而减小的关系。采用6 mm×56 mm的Nd∶YAG激光晶体, LD侧面泵浦, 角锥棱镜作为折光器的u形折叠式非稳腔, 在增益满足的前提下, 提高谐振腔抗失调能力。在注入电脉冲1.2 J 条件下, 激光器单脉冲能量输出为 108 mJ, 脉冲宽度为 11.8 ns, 能量不稳定度<0.8%; 光-光效率18%, 可长时间稳定运行。

阐述了一种基于单块周期极化铌酸锂晶体级联三倍频实现440 nm蓝光输出的实验方案。根据周期极化铌酸锂晶体的Sellmeier方程以及倍频与和频的相位匹配条件，在一块周期极化铌酸锂晶体上设计了两段不同的极化周期，使其在同一工作温度下能分别实现倍频与和频，在先后经过倍频与和频后，实现级联三倍频输出。实验采用Nd:YAG产生的1319 nm光作为基频光，重频400 Hz，脉宽110 ns，横向和纵向光束质量因子分别为1.81和2.65。耦合进周期极化铌酸锂晶体后，出射光中检测到660 nm的红光和440 nm的蓝光。通过调整工作温度和入射基频光功率，得到2.4 mW的最大蓝光输出，此时工作温度55.5 ℃，基频光功率530 mW。实验结果验证了单块晶体实现级联三倍频440 nm蓝光输出的可行性。