作者单位
摘要
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中航凯迈(上海)红外科技有限公司, 上海 201306
3 中国人民解放军32031部队, 河南 开封 475000
为了实现可见光波段多路不同波长激光的周期性闭环校正,设计了一种具有光束指向和位置偏差独立监测与调节的激光合束系统。首先,根据系统的应用需求,提出了合束系统的设计指标与整体合束方案。然后,在合束方案的基础上,建立了合束系统的光束控制模型,并通过数值仿真得到了合束系统光束控制的解算方法。闭环合束系统通过光束指向和位置监测装置分别实现合束激光指向偏差与位置偏差的独立监测,并根据监测结果进行光束调节装置控制量的解算;进而通过两维摆镜和一维平移台分别实现光束指向和位置偏差的独立高效调节。最后,采用两路不同波长的激光束,配合光束监测与调节装置,搭建了闭环合束模拟实验平台,对周期性闭环合束系统的合束效果进行了验证。实验结果表明:在长时间的工作过程中,两路激光均实现了与基准光路的精密合束,合束指向精度优于±7 μrad,位置精度优于±0.84 mm。本研究所组建的激光合束系统不仅具有合束精度高、校正速度快、光路扩展性强的优势,而且可实现激光束的周期性闭环校正,能够有效保证合束激光的长期工作稳定性。
激光合束 光束监测 光束控制 指向偏差 位置偏差 laser beam combining beam monitoring beam control beam direction deviation beam positional deviation 
中国光学
2024, 17(2): 342
傅芸 1,2,*谭昊 1,2郭林辉 1,2张兰平 1,2[ ... ]唐淳 1,2
作者单位
摘要
1 中国工程物理研究院应用电子学研究所,四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院高能激光科学与技术重点实验室,四川 绵阳 621900
半导体激光功率的提升对于**安全、激光通信、激光探测/传感、激光照明、医疗美容等领域有着重要的意义。半导体激光共孔径合成技术可以在保证光束质量的情况下大幅提升输出功率,近年来得到了广泛的关注。半导体激光共孔径光谱合成和半导体激光共孔径相干合成是两种典型的半导体激光共孔径合成技术手段,多家国内外机构在这两种技术上一再取得突破。本文综述了上述半导体激光共孔径合成技术的发展,并对该技术的发展前景进行了展望。
激光器与激光光学 激光二极管 激光共孔径合成 半导体激光 激光光谱合成 激光相干合成 
激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1900002
作者单位
摘要
北京航天控制仪器研究所,北京 100094
开展了基于二向色镜的三路高功率激光组束实验研究,将中心波长分别为1059、1075、1090 nm的4 kW近单模光纤激光器进行组束,实现了11.34 kW的激光输出,组束效率超过95%。随着输出功率的提升,二向色镜温升越来越高,光束质量相较于子光束呈现逐步退化的趋势,当满功率时,组束激光在两个方向的光束质量分别为M2x=2.941和M2y=3.183。分析了影响组束效率和光束质量的原因,并对二向色镜基底厚度对光束质量的影响规律进行了实验研究,为进一步优化组束激光的光束质量提供重要参考。
激光器与激光光学 光纤激光器 二向色镜 激光组束 光束质量 
激光与光电子学进展
2023, 60(15): 1514002
作者单位
摘要
中国工程物理研究院应用电子学研究所,四川 绵阳 621900
激光在气体介质中传输时,气体吸收激光能量导致折射率变化,形成气体热效应,降低光束质量。针对这一问题,介绍了光‐流‐热耦合效应理论,建立了椭圆形高斯激光束的合束传输热耦合效应仿真模型。通过数值仿真分析了长方体封闭空间中由激光加热诱导的自然对流现象及流场对光束传输影响的变化过程,研究了热效应的影响因素。结果表明,气体对激光能量的吸收会导致光轴偏转,光束质量下降,远场光斑形态发生改变;封闭空间内热效应自然对流导致的光束质量下降呈先增加再减少后稳定的趋势;通过改善介质吸收和流场分布,可以有效改善气体热效应对光束质量的不利影响;合束过程中的流场分布和光束质量变化比单束光路情况下复杂。
激光光学 激光合束 光束传输 热效应 光束质量 
中国激光
2023, 50(13): 1305002
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Luminescence and Applications, Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130033, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
A modified spectral beam combining (SBC) approach based on double asymmetrical filters was proposed. By using this scheme, the high-order lateral modes at the edge of the far-field pattern can be suppressed in the external cavity, and the beam quality in the slow-axis direction was improved from 16.1 to 13.4 compared to the conventional SBC. In the meanwhile, the electrical-to-optical efficiency from the modified SBC was more than 40% with an output power of 34.1 W, which is similar to that of the conventional SBC.
140.3298 Laser beam combining 
Chinese Optics Letters
2019, 17(1): 011401
田玉婷 1,2,*邬融 1,*孙明营 1张军勇 1[ ... ]周申蕾 1
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
结合非线性强度和相位调制作用,研究束匀滑相位板整形焦光斑在焦面附近传输变换的特性。采用衍射光学理论方法来计算三维空间离焦面上的光场分布,引入光斑落点漂移和光强对称度两个指标参量来表征光斑在传输演化过程中的性能。研究分析了高通量激光辐照下非线性效应对连续相位板整形焦斑的影响,尤其是楔形透镜厚端和薄端的较大差异引起的小尺度自聚焦强度调制差异,该差异使得光斑传输至焦点后的一段距离后开始渐渐偏离光轴,同时其整体强度分布也出现不对称度偏置。结果表明,非线性强度畸变的影响远大于相位畸变的影响,在给定激光装置光路中5 GW/cm 2功率密度的入射条件下,焦点后4 mm处光斑落点漂移超过0.1 mm,光强左右不对称度偏置达到30%。
激光光学 光束合束 束匀滑 连续相位板 衍射光学 小尺度自聚焦 
光学学报
2018, 38(10): 1014003
作者单位
摘要
北京航天控制仪器研究所, 北京 100094
实验研究了两路光纤激光器外腔反馈型光谱组束(SBC),采用透射式衍射光栅作为组束元件,实现了1060 nm波长激光与1080 nm波长激光的光谱组束输出。输出光束组束方向光束质量为1.328,非组束方向光束质量为1.257,组束输出功率为57.3 W,光-光效率为91.7%。采用该组束方案可以降低单路激光器线宽的要求,同时验证了多路激光进行组束的可行性,通过增加组束光束个数可以进一步提高组束输出功率。
激光光学 激光组束 光谱组束 光纤激光器 外腔反馈 
中国激光
2018, 45(8): 0801009
Yue Zhao 1,2,3Jin-Chuan Zhang 1,2,3,*Chuan-Wei Liu 1,2,3Ning Zhuo 1,2,3[ ... ]Zhan-Guo Wang 1,2,3
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Semiconductor Materials Science, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, China
2 Beijing Key Laboratory of Low Dimensional Semiconductor Materials and Devices, Beijing 100083, China
3 College of Materials Science and Opto-Electronic Technology, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 101408, China
4 e-mail: fqliu@semi.ac.cn
Power scaling in a broad area quantum cascade laser (QCL) tends to deteriorate beam quality with the emission of a multiple-lobe far-field pattern. In this paper, we demonstrate a coupled ridge waveguide QCL array consisting of five elements with chirped geometry. In-phase mode operation is secured by managing supermode loss with properly designed geometries of ridges. A single-lobe lateral far-field with a near diffraction limited beam pattern was obtained in the whole current dynamic range. The devices were fabricated with the wet and dry etching method. The regrowth technique of the InP:Fe insulation layer and InP:Si waveguide layer was employed. Such a structure has the potential to optimize the beam quality of the recently reported high-power broad-area QCL with a reduced cascade number.
Laser beam combining Laser coupling Semiconductor lasers, quantum cascade 
Photonics Research
2018, 6(8): 08000821
Author Affiliations
Abstract
1 Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
We proposed a novel wavelength-spread compression technique for spectral beam combining of a diode laser array. A reflector, which is parallel to the grating, is introduced to achieve a double pass with a single grating. This facilitated the reduction of the wavelength spread by half and doubled the number of combined elements in the gain range of the diode laser. We achieved a power of 26.1 W under continuous wave operation using a 19 element single bar with a wavelength spread of 6.3 nm, which is nearly half of the original wavelength spread of 14.2 nm, demonstrating the double-compressed spectrum capability of this structure. The spectral beam combining efficiency was 63.7%. The grating efficiency and reflector reflectance were both over 95%; hence, the efficiency loss of the double-pass grating with a reflector is acceptable. In contrast to double-grating methods, the proposed method introduces a reflector that efficiently uses the single grating and shows significant potential for a more efficient spectral beam combining of diode laser arrays.
140.2010 Diode laser arrays 140.3290 Laser arrays 140.3298 Laser beam combining 
Chinese Optics Letters
2018, 16(7): 071402
刘翠翠 1,2,*王翠鸾 1王鑫 1,2倪羽茜 1[ ... ]马骁宇 1
作者单位
摘要
1 中国科学院半导体研究所 光电子器件国家工程研究中心, 北京 100083
2 中国科学院大学, 北京 100049
为了发挥单管半导体激光器的优势, 获得光纤耦合模块多波长、高功率、高亮度的光束输出, 利用ZEMAX软件仿真模拟, 设计了一种单管光纤耦合模块。此模块将32支输出波长分别为915 nm、975 nm, 输出功率为15 W的单管半导体激光器, 经过微透镜组快慢轴光束整形、空间合束、偏振合束、波长合束以及光束聚焦等一系列工艺后, 耦合进芯径200 μm、数值孔径0.22的光纤。模拟结果显示, 光纤输出功率467.46 W, 光纤前后耦合效率大于98.47%, 总耦合效率高于97.39%, 光功率密度高于12.86 MW/(cm2·sr), 达到了泵浦激光器和功率型器件的性能要求。使用Solidworks软件设计了相应的底板结构, 并结合ANSYS软件进行散热模拟分析, 结果显示该模块散热性能良好, 可行性较高。
半导体激光器 光纤耦合 激光合束 semiconductor diode laser optical fiber coupling laser beam combining ZEMAX ZEMAX 
红外与激光工程
2018, 47(1): 0105002

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