文档介绍：大功率激光二极管阵列光束整形技术勾志勇摘要: 大功率激光二极管阵列相比于同等功率的激光有着无比优越的高性能和可靠性,在军事、工业、医学、航空航天等领域有着广阔的应用前景。在具体应用中,大功率激光二极管阵列的光束整形技术扮演着一个重要角色。文中提出折―反光束整形系统,把线光束整形为方形或者圆形,利用此系统,把 5mm 线光束整形为 5mm × 5mm 的方形光斑,软件模拟结果证明设计方法的正确性和可行性。关键词: 光束整形; 大功率激光二极管阵列; 光参量乘积中图分类号: 文献标识码: A 文章编号: Beam-Shaping Technology for High-Power Diode Lasers Bar GOU Zhi-yong Abstract : The high — power laser diode bar has many advantages over conventional lasers of similar power levels , and have a broad application prospect in the fields of military , industry , medical science , Aero-Space etc . The technology for beam shaped high-power laser diode bar or stack plays a key role for most of the applications. It is proposed that a refract-reflective system shaped high-power laser diode array in the paper, square or round light spot can be obtained by using this system. Finally, a example is present ed that 20mm line light beam is shaped a square light spot of 5mm × 5mm through the simulation of software , results have verified exactness and feasibility of the methods. Keywords : beam shaping; high power diode lasers bar; Beam Parameter Product (BPP) 1 引言目前,大功率激光二极管(HPLD) 从条形(Stripe) 巴(Bar) 的数十瓦至几百瓦、到堆栈(Stack) 巴的数百瓦至几千瓦的高功率输出, 且具有电光转换效率高、体积小、可靠性高、结构简单等优点, 在军事、工业、医学、航空航天等领域有着广阔的应用前景, 如应用在强激光武器、激光雷达、激光制导、跟踪、测距、精密机械加工、材料处理、光储存、光泵浦、激光化学、激光医学等方面。由于半导体激光器波导结构的特点, 每个激光器输出的高斯光束在垂直于结平面方向( 快轴) 和平行于结平面方向( 慢轴) 出现较大的差别,如图 1 所示:两个方向有较大的且不对称的发散角, 在峰值半宽( FWHW )处, 快轴方向发散角处?36 ~?40 , 慢轴方向发散角为?6 ~?12 ; 快轴方向为基横模高斯分布, 光束接近衍射极限(M 2≈ 1), 慢轴方向为多模高斯分布,光束质量极差(M 2 >1000) ;发光面在快慢两个方向相差很大,在快轴方向上发光尺寸为几微米,慢轴方向上发光尺寸为上百微米;发光点在空间分布上较稀疏, 一般占空比为 30 %左右, 输出光能量不集中。 HPLD 要获得更广泛的应用, 必须采用光束整形方法,解决光束质量差、功率密度低的问题。早期的光束整形采用光纤光束法[1] ,每个激光巴( Bar ) 经快轴成像后耦合到相对应的光纤; 文献[2] 中梯形镜法属于典型整形法, 线光束通过多个反射镜片分割重排; 文献[3] 使用两棱镜组对线光束进行分割重排; 文献[4] 采用两反射镜法对线光束整形。作者简介: 勾志勇(1979 - ),男, 重庆人, 土家族, 助工/ 硕士,主要从事光学设计及激光技术应用研究工作。 E-mail:gouzhiyong@ 鉴于前人工作,本文提出折- 反相结合整形大功率激光二极管的方法,折射元件由一个个台阶板组成的变形旋转体, 类似旋转楼梯, 此元件对线光束进行第一次重排, 再用条形反射镜进行第二次重排,重排后的光斑图案可为方形、圆形或其它图形。图1:激光二极管示意图 Fig1:laser bars