微光学元件阵列面阵LD光束整形及光纤耦合

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1、第38卷第3期红外与激光工程2008年6月Vol.38No.3InfraredandLaserEngineeringJun.2009微光学元件阵列面阵LD光束整形及光纤耦合周崇喜，杜春雷，谢伟民，杨欢(中国科学院光电技术研究所微细加工光学技术国家重点实验室，四川成都610209)摘要：采用微透镜阵列组成的快、慢轴准直器件进行高功率面阵半导体激光器阵列光束准直，从而减小其光参数积，进一步采用棱镜阵列对准直光束进行整形，实现两方向光束质量的平衡，使激光束的综合光参数积小于光纤的光参数积，提高光束质量，获得高耦合效率的光纤耦合模块。对5个吧条组

2、成(每个吧条40W、总输出功率为200W)的面阵半导体激光器光束进行准直、整形聚焦并耦合到芯径800μm、数值孔径0.22的多模光纤，获得125.4W的激光输出。关键词：面阵LD；光纤耦合；微光学元件；光束准直；整形中图分类号：TN249文献标识码：A文章编号：1007-2276(2009)03-0452-04BeamshapingandfibercouplingforLDstackswithmicro蛳opticalelementsarrayZHOUChong蛳xi,DUChun蛳lei,XIEWei蛳min,YANGHuan（Stat

3、eKeyLabofOpticalTechnologiesforMicrofabrication,InstituteofOptics&Electronics,ChineseAcademyofSciences,Chengdu610209,China）Abstract:Fastaxialandslowaxialcollimatordeviceconsistingofmicro蛳lens蛳arraywasusedtocollimatebeamsofhigh蛳powerlaserdiode(LD)stacks.Thiscontributedtode

4、creasethebeam′sparameterproducts(BBPs)ontheslowaxisdirection.Furthermore,aprism蛳arraypairwasusedtoshapethecollimatedbeamstobalancetheBPPsofthehigh蛳powerLDstacksonboththefast蛳axisandslowaxisdirections.TheshapingcouldalsomakethecomprehensiveBPPsbelessthanthatofthefiber,andt

5、hebeamqualityofhigh蛳powerLDstackswasimprovedgreatlytoobtainthemulti蛳modefibercoupledstackwithhighercouplingefficiency.Asanexample,thebeamsofLDstacksconsistingof5bars,withtheoutputpowerof200Wwerecollimated,shaped,focusedandcoupledintothemulti蛳modefiberwiththecorediameterof

6、0.8mmandthenumericapertureof0.22.Finally,Theoutputpowerof125.4Wwasobtained.Keywords:LDstacks;Fibercoupling;Micro蛳opticalelement;Beamcollimating;Shaping0引言效率高、易调制和易集成等优点被认为是最有前景的[1]近年来，随着大功率全固态激光器（DPSSL，DPL)泵浦激光器。然而，高功率的半导体激光器阵列的大和光纤激光器(FL)的快速发展，高功率半导体激光器面阵、大发散角、大像散（快轴方向为3

7、6°～40°，（LD）及其阵列（LDA）由于具有体积小、质量轻、发光FWHM，慢轴方向为8°～10°FWHM）的特点成为其应收稿日期：2008-08-10；修订日期：2008-10-15基金项目：中国科学院知识创新工程重点项目作者简介：周崇喜（1970-），男，云南宜良人，研究员，主要从事微纳光学元件的设计及集成应用研究。Email:cxzhou@ioe.ac.cn第3期周崇喜等：微光学元件阵列面阵LD光束整形及光纤耦合453用的瓶颈。图1为典型条阵激光器的结构。除了极少数的应用，如DPL的侧面外，大多数应用，如半导体1光纤耦合LDA模块

8、分析激光器泵浦的全固态激光器（DPSSL）的端面泵浦激光纤耦合输出激光光束的主要参数除了功率外光器、光纤激光器以及要求较高的侧面泵浦激光器都就是光纤芯径和数值孔径。对于一定芯径和数值孔径要求对