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激光二极管的像散
浏览次数:171      发布于:2023-04-27
半导体激光器又称为激光二极管(Laser Diode,LD),是指通过一定的激励方式(常见的是电子注入),以半导体材料作为工作物质而产生激光的激光器。由于LD有较高的电-光转换效率、体积小、重量轻、寿命长、可靠性高、波长覆盖范围广、成本低等优点,已经逐渐发展成为当今重要的激光器之一。由于非对称波导的影响,LD输出的光束在垂直于结平面(快轴)和平行于结平面(慢轴)的两个方向上由不同的发散角,而且两个方向的束腰也不在同一个位置上,即存在固有像散。LD输出的光束必须要经过整形才能实际应用,因此,计算或实际测量LD的像散是非常重要的。 ​1)LD像散的计算 在LD的指标书中,一般都没有给出像散的值,但深圳市华联欧国际贸易有限公司是欧美工业备品备件一站式服务商,货源充足,型号齐全,质量可靠,售后服务佳。专业原装行货,正品保证,欢迎来电咨询!所有产品售后有质保,并且有终身免费技术指导。我们有专业的客服团队,24小时进行服务。下面是深圳华联欧小编精心为大家推荐的产品科普一下激光二极管的像散,如果您喜欢可以继续阅读详细浏览一下去看看了解一下吧,关注收藏我们网址,每天为大家推送更多的干货!
半导体激光器又称为激光二极管(Laser Diode,LD),是指通过一定的激励方式(常见的是电子注入),以半导体材料作为工作物质而产生激光的激光器。由于LD有较高的电-光转换效率、体积小、重量轻、寿命长、可靠性高、波长覆盖范围广、成本低等优点,已经逐渐发展成为当今重要的激光器之一。
由于非对称波导的影响,LD输出的光束在垂直于结平面(快轴)和平行于结平面(慢轴)的两个方向上由不同的发散角,而且两个方向的束腰也不在同一个位置上,即存在固有像散。
LD输出的光束必须要经过整形才能实际应用,因此,计算或实际测量LD的像散是非常重要的。
​1)LD像散的计算
在LD的指标书中,一般都没有给出像散的值,但是大都会给出LD的发光区大小(比如1um×50um,1um×100um等),快轴θ⊥和慢轴θ∥的发散角大小。
需要注意的是, LD的指标书中一般用半高全宽 FWHM 定义远场发散角(全角),即光功率下降为max光功率的一半时的发散角。
但是,在ZEMAX中,高斯光束使用 Apodization Type 切趾类型中的 Gaussian 来仿真。当 Apodization Factor=1,边缘光线对应的光强为中心光强的1/e2 (≈13.5%)。
基模高斯光束的FWHM与1/e2发散角的变换关系如下:
以下是LD像散计算示意图:
上图中,发光面上,快轴方向可看成是从点Oy发光,其发散角较大,慢轴方向可看成是从发光面两端发光(反向延长后交点在Ox),其发散角较小。t为像散,θx为θ∥的一半(1/e2),L为慢轴方向的发光区大小。由此,可简单计算得到像散为
例如:一款LD的发光区大小为1um×100um,发散角大小(FWHM)为40°×10°,计算该LD的像散As。
A)计算慢轴的θ1/e2
B)计算像散As
通过以上计算得到的像散大小,可以作为光学仿真的初步参考,也可以和实际测量的像差值作对比。
2)刀口法测量LD像散值
刀口法可以用来测量高斯光束的光强分布、远场发散角、透镜的MTF,也可以用来测量LD的像散值。
刀口法测量LD像散值的系统,包括了LD、透镜、刀口、光电探测器或光功率计。
测量方法:
A)激光二极管(LD)是被测光源,发射激光束经过透镜聚焦,形成不同角度的光束完整地打到光电探测器或光功率计上。
B)将刀口安装在位移台(例如螺旋测微器或多维调整架)上,并置于快轴光束的边缘位置。
C)横向移动刀口位置,使刀口缓慢截断光束,并测试刀口位置与透过功率的关系。
D)可以采用25%/75%或10%/90%刀口测量方法,利用测试得到的数据,拟合出在该位置的光束直径。
E)前后移动刀口位置或LD位置,按照上述方法多次测试新位置处的光束直径,并找到快轴焦点(光束直径min)的位置。
F)将刀口旋转90°,并置于慢轴光束的边缘位置。
G)采用上述的方法,找到慢轴各个位置处的光束直径,并找到慢轴焦点的位置。
H)快轴和慢轴焦点位置的差值就是LD像散差As。
3)狭缝法测量LD像散值
狭缝法测量LD像散值的系统,包括了LD、透镜、分束棱镜、光功率计、相机、横缝光阑和竖缝光阑。
测量方法:
A) 激光二极管(LD)是被测光源,发射激光束经过透镜聚焦,形成不同角度的光束打到分束棱镜上,一部分透射形成透射光束,另一部分反射形成反射光束,使用相机监控反射光束的光斑形态。
B) 将横缝光阑安装在光功率计上,并可以随着光功率计上下移动。
C) 在光功率计上下移动的过程中,根据光功率计实时测量的透射光束的功率,选取光功率的峰值位置作为目标位置,如果光功率峰值不止一个,那就选取中间峰值位置作为目标位置。此时,这个目标位置就是快轴或慢轴的焦点位置。
D) 将竖缝光阑安装在光功率计上,替换横缝光源,并固定光功率计的位置。
E) 使用位移调整架,将LD向前或向后移动,再次找到光功率的峰值位置,此时处在慢轴或快轴的交点位置。
F) 向前或向后移动LD的距离,就是LD的像散值As。

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