百瓦级高功率蓝光半导体激光器研究

《百瓦级高功率蓝光半导体激光器研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、中文图书分类号：TN248密级：公开UDC：535学校代码：10005硕士专业学位论文PROFESSIONALMASTERDISSERTATION论文题目：百瓦级高功率蓝光半导体激光器研究论文作者：吴鹏专业类别/领域：光学工程指导教师：王旭葆副研究员论文提交日期:2017年5月UDC：535学校代码：10005中文图书分类号：TN248学号：S201413050密级：公开北京工业大学硕士专业学位论文（全日制）题目百瓦：级高功率蓝光半导体激光器研究英文题目STU：DYON100WLEVELHIGH-POWERBLUEDIO

2、DELASER论文作者：：吴鹏专业类别/领域：：光学工程研究方向：：高功率激光技术与系统申请学位：：工程硕士专业学位指导教师：：王旭葆副研究员所在单位：：激光工程研究院答辩日期：：2017年5月授予学位单位：：北京工业大学独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的

3、说明并表示了谢意。签名：吴鹏日期：2017年6月4日关于论文使用授权的说明本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵守此规定）签名：吴鹏日期：2017年6月4日导师签名：王旭葆日期：2017年6月5日摘要摘要半导体激光器（LaserDiode）具有光束质量高、体积小、电光转换率高、寿命长等优点，已经广泛应用于工业军事等领域。红外等波段半导体激光器发展已经日

4、趋成熟，但是可见光半导体激光器发展滞后，一直阻碍半导体激光在显示领域的应用。激光显示以红绿蓝（RGB）三基色光源为核心技术，色域广，色彩丰富艳丽真实。由于红绿蓝激光发展不平衡和色温的原因，若要展现出激光显示的优点需要更高的功率蓝光。虽然全固态激光器率先发展，推动激光显示进入研发阶段，但是固体光源本身具有电光转换率低，体积大，功率不高，工作不稳定的缺点，阻碍了激光显示的发展。同时，GaN基蓝光LD芯片由于发展缓慢，功率低，价格昂贵等，一直制约着它在各领域的应用。随着蓝光LD单管功率不断提高，价格降低，高功率蓝光半导体激光器

5、光纤耦合模块已经成为国内外研究竞争的焦点。本文在总结国内外高功率半导体激光器模块研究现状的基础上，深入研究光纤耦合方法，从光纤合束、光束整形的角度，针对蓝光半导体激光器单管研究三种高功率光纤耦合蓝光半导体模块方案。针对光纤合束，基于目前TO封装蓝光LD单管的封装特点，采用非球面透镜组将蓝光单管耦合进单根光纤，这种耦合方式能够减少单只TO单管的功率损耗，降低调节误差，利于整体结构的控温散热，延长激光器使用寿命。最后对光纤尾纤进行合束获得高功率蓝光输出。采用光纤捆绑的方式，用两片非球面透镜进行准直聚焦耦合进单根400μm/0

6、.22NA光纤，再根据几何公式将127根光纤尾纤机械捆绑成一个127芯的光纤束，刚好组成一个均匀的圆形，获得功率达到百瓦级的高功率蓝光半导体光纤耦合模块。此外采用熔融拉锥7x1合束器，将7只3.5W蓝光LD单管耦合进200μm/0.22NA光纤后与7x1合束器熔接，获得20W高亮度半导体蓝光。本文研究了一种蓝光半导体激光器单管特殊排列结构的空间合束的光束整形方法。通过ZEMAX软件模拟两束由13只TO单管光束进行空间合束获得的偏振光进行偏振合束，再聚焦耦合进200μm/0.22NA光纤，理论上可以获得达到71W的高功率高

7、亮度的蓝光输出，亮度达1MW/(cm2*str)级别。最后，本文对比了光纤捆绑、拉锥合束及空间合束获得的蓝光半导体激光，分析了三种方案的优缺点，展望未来研究高亮度高功率蓝光的方向。关键词：蓝光；光纤耦合；光纤捆绑；空间合束；高功率IAbstractAbstractWiththeadvantageofhighbeamquality,smallvolume,highelectro-opticalconversionrateandlonglife,LaserDiodes(LD)hasbeenwidelyusedinvariou

8、sfields.Atpresent,thedevelopmentofinfraredandotherwavelengthsofLDhasbecomeincreasinglymature,butthelaggingdevelopmentofvisibleLaserDiodeshashinderedtheapplicat