采用组合透镜阵列准直半导体激光器线阵

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1、第37卷第11期光电工程Vb1．37．NO．112010年11月Opto—ElectronicEngineeringNov,2010文章编号：1003—5OlX(2mO)l卜0032—05采用组合透镜阵列准直半导体激光器线阵樊桂花，吴健华b孙华燕，郭惠超b，梁丹华(装备指挥技术学院a．光电装备系；b．研究生院，北京101416)摘要：为了满足半导体激光器线阵的远距离应用要求，需要对激光束进行准直处理。提出了一种由垂直双半圆柱透镜组合阵列构成的准直器，采用光线追迹的方法推导了激光束通过准直器的传输方程，分析了光线出射角与透镜

2、阵列参数之间的关系，得出了准直器的最优设计参数，然后在Zemax—EE非序列模式下仿真了此准直器的三维效果图以及探测器成像效果，得到的激光光斑接近于矩形，非相干照度集中在中央区域，并且经过准直器后的发散角大约为3mrad。设计的准直透镜可以同时压缩快慢轴的激光束发散角，制作简单，安装方便。关键词：激光；半导体激光器线阵；垂直双半圆柱透镜组合阵列；准直器中图分类号：TN248．1文献标志码：Adoi：10．3969~．issn．1003—501X．2010．11．006LaserDiodeLinearArrayCollima

3、tedbyLensCombinationArrayFANGui．hua，WUJian．hua，SUNHua．yan，GUOHui．chao，LIANGDan．hua(a．DepartmentofOpticalandElectricalEquipment；b．CompanyofPostgraduateManagement，theAcademyofEquipmentCommand＆Technology，Beijing101416，China)Abstract：Inordertoexpendtheapplicationofthe

4、laserdiodelineararrayinthefarfield，thecollimationsystemisrequired．Acollimationsystemisdesignedbyverticaldoublehalfmicro—cylindricallenscombinationarray．Ray—tracingmethodisusedtoanalyzethetransmissionequationofthelaserbeamandthedivergenceanglechangingwithsomeparame

5、tersofthelensisanalyzedtogettheoptimizationdesign．Then，theshadedmodelpictureandthedetectorvieweraresimulatedinnon—sequentialtracingbyZemax—EE，andthelaserspotisgottenwhichisclosetorectangle．Theincoherentirradianceconcentratesinthecenter-weightedarea，andthedivergenc

6、eangleofthebeamafterthecollimationsystemisabout3mrad．Thecollimationsystemcancollimatethediverseangleoftwodirectionssimultaneously,andthefabricationandinstallationiseasy．Keywords：laser；laserdiodelineararray；verticaldoublehalfmicro—cylindricallenscombinationaray；col

7、limation0引言大功率半导体激光器线阵(bar)是由多个激光二极管发射单元在一维方向上组合而成，具有体积小、光电转换效率高、工作寿命长和较高的性价比等优点，在材料加工、激光医疗、固体激光器泵浦、激光探测和激光成像等方面得到广泛的应用lJJ。但是，由于半导体激光器独特的发光机理，导致其发出的光束在正交的两个方向上极不对称(平行P—n结平面为慢轴方向，约为10。-20。，垂直于P—n结平面为快轴方向，约为30。～40。)，并且存在固有像散，严重影响了半导体激光器线阵的应用_4J。为了拓展其应用场所，一般采用相应的准直器。

8、对于近距离的应用，如光盘刻录中考虑光斑的形状，采用光束整形设计；对于较远距离的激光测距、激光探测等，必须合理的设计光束准直器，以便压缩光束发散角、规范光束形貌以及提高光功率密度来满足实际应用需要。收稿日期：2010—05—15；收到修改稿日期：2010—07—24基金项目：十一五装备预先研究项目作者简介