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基于面光栅的大功率半导体堆栈激光线宽压窄方法

申成  王红岩  
【摘要】:半导体堆栈是半导体激光器实现高功率输出的常用技术。通常而言,高功率半导体激光器堆栈的典型光谱宽度大约是3~6 nm,对于具有较小吸收带宽的泵浦应用来说是一个很大的障碍。美国新罕布什尔大学的Hersman团队提出了一种基于面光栅的单外腔大功率半导体激光线宽压窄方案,有望实现20 kW的功率输出。该方案采用透射式相位板消除了半导体巴条的笑脸效应,解决了窄线宽半导体激光器的中心波长飘移问题,实现了各根巴条出射光束的紧凑拼接。Hersman团队设计的光路系统应用了两大关键元件:阶梯式反射镜和功率分配器。阶梯式反射镜起到了等化光程、消除光束间空白区域、提高系统光谱分辨率的作用;功率分配器既能合理分配反馈光功率与输出光功率的比例,又能起到拼接光束的作用。我们在分析关键元件的制造误差对激光器线宽压窄结果影响的基础上,提出了补偿误差的可行性方案。基于面光栅的外腔半导体线宽压窄技术,即使热负载改变,依然能实现较高的功率效率和优良的波长控制,因此被人们广泛采用。本报告介绍了半导体激光线宽压窄技术的发展和研究现状,并对未来发展做出了展望。

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