波导光束整形系统的理论研究.pdf

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1、第33卷第6期2011年12月光学仪器()PTICAI。INSTRUMENTSV01．33，No．6December。201l文章编号：1005—5630(2011)060043一05波导光束整形系统的理论研究*王宁，朱化凤(中国石油大学(华东)理学院，山东青岛266555)摘要：为了进行矩形波导光束整形系统的设计研究，利用Zemax软件模拟了部分端面抽运板条激光器波导光束整形系统光束整形过程，该系统能够将抽运光束整形成满足激光器要求的线形抽运光束。理论分析表明：矩形平面波导在整形系统中起到了至关重要的作用，波导长度变化对光强分布的均匀化有影响，矩形平面波导存在临界长

2、度。关键词：部分端面抽运；波导；光束整形；板条中图分类号：TN248．1文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1005—5630．2011．06．oloTheoreticalresearchofwaVeguidebeamreshapingsystemWANGN锄g，ZHUH札afeng(CollegeofScience，ChinaUniversityofPetroleum(Huadong)，Qingdao266555，China)Abstract：Fordesigningresearchoftherectangularwaveguidepumpbeamr

3、eshapingsystem，thereshapingprocessofpartialend—pumpedslab1aserwaveguidereshapingsystemissimulatedbyZemaxsoftware，andsatisfyingline—shapepumpedbeamcanbeattainedbythesystem．Thetheoreticalanalysisindicatedthatrectangularplanewaveguideisimportanttothissystem．Itslengthvariationcaninfluenceth

4、ehomogeneousintensitydistribution，andthecriticallengthexists．Keywords：partialend_pumped；waveguide；beamreshaping；slab引言近年来，半导体激光二极管抽运的全固态固体激光器发展十分迅速，以半导体激光二极管阵列(1aserdiodearray，LDA)或半导体激光二极管阵列堆(1aserdiodestack，LDStack)作为抽运源的全固态激光器已经成为固体激光器发展的主流[1卫]。相应的，对抽运光整形耦合技术的研究也越来越引起人们的重视。如果没有合适的整形耦

5、合系统将激光二极管阵列的输出耦合进激活介质中，抽运光将产生较大的损耗，激光二极管阵列所发射的激光束不能像单光束一样在聚焦系统的焦平面上得到连续均匀的光场，难以实现抽运光与腔模的尺寸匹配，这将限制抽运效率及输出激光的质量。所以需要在激光二极管和激光介质之问加入特殊的整形耦合系统，将LD发出的大发散角的抽运光有效地耦合到激光介质中。很多情况下，都是将抽运光整形为圆形的高斯光束来进行抽运。对于板条激光器，抽运光束可以是更适合板条介质的光强分布。德国夫朗和费激光技术所的杜可明等人发明了部分端面抽运的板条激光器[3]，被称为InnoSlab，就是将抽运光整形成均匀的线形光束，配

6、合混合腔可以在紧凑的空问内实现在大功率下保持高。收稿日期：2011—07—11基金项目：山东省自然科学基金资助项目(ZR2010DQ015)作者简介：王宁(1977)，男，山东省莱芜人，副教授，博士，主要从事激光技术和光纤传感方面的研究。·44·光学仪器第33卷光束质艟的激光振荡输出o““．电光调Q运转，易jI得到大功率、高光束质量、高重复率、窄脉冲激光““．『卅¨寸保持系统尺寸的紧凑。波导整形耦合系统是利用波导整形原理，配加相应的光学系统，对I。Ds1”k输出光束进行光束整形的力案。设计方案可以将I。Dstack发出的分散且光强分布不均匀的抽运光束整形成为一条细长而

7、均匀的线形抽运光束，陔抽运光束埘板条状增益介质特别适用．有利于产牛准·维的热分ni，以获得高效的抽运以及高光束质量的激光输出。扯借糕德r目夫朗和费激光技术所的整形系统的基础上，设计了-波导光束整，眵系统．利用zemax光’7：改汁软件对光束整形系统进行r部分理论模拟，分析结果对部分端面抽运板条激光器的整形系统设计j{有一定的指导意义。l波导整形耦合系统原理部分端面抽运板条激光器所使用的平【f}f波导整形耦合系统如图】所示，半导体激光器面列阵I，I)St∽k输f{1的快方向经过准直九约激光通过(1．和(j两个柱透镜聚焦耦合进波导中．经波导，进行混束后。