1 河北工业大学 电子与信息工程学院, 天津 300400
2 中国电子科技集团公司 第十三研究所, 石家庄 050051
设计完成了一种适用于宽温度范围内的无制冷被动调Q固体激光器。根据激光二极管(LD)输出波长随温度漂移的特性, 对不同波长叠加组合, 实现了20 ℃范围内808 nm泵浦光的稳定输出。优化了泵浦源结构并通过Ansys软件进行稳态热模拟仿真, 结果表明其可以实现自然冷却。依据泵浦能量及材料参数, 确定了最优的输出镜反射率和饱和吸收体初始透过率分别为28%和34%, 被动调Q后的单脉冲输出能量模拟值为9.8 mJ, 脉宽为9 ns。通过实验, 在35~55 ℃温度范围内, 自然冷却条件下获得了单脉冲能量8.6 mJ、脉冲宽度10.2 ns的1064 nm激光输出, 单阵列功率不稳定性低于5%, 阵列切换时功率不稳定性低于12%。
激光器 宽温度范围 无制冷 被动调Q 波长叠加 laser wide-temperature-range uncooled passively-Q-switched wavelength-overlapping 强激光与粒子束
2016, 28(10): 101003
1 河北工业大学信息工程学院, 天津 300401
2 中国电子科技集团公司第十三研究所, 河北 石家庄 050051
根据半导体激光器和单模光纤模场分布特点，用模式耦合理论研究了单模光纤与半导体激光器的耦合，结果表明将光纤端面制作成楔形微透镜可以使光纤与半导体激光器的耦合满足模场匹配和相位匹配的要求。用遗传算法对楔形光纤微透镜参数进行优化，得到楔角为88°，柱透镜半径为3.44 μm，耦合距离为6.13 μm时耦合效率达到最佳值，用Zemax光学仿真软件对耦合模型进行仿真，得到耦合效率为88.9%，耦合好的模块经激光点焊及高低温环境测试后，得到最大耦合效率为81.36%。实验结果与仿真结果相差不大，耦合输出功率满足了作为光纤激光器种子源的功率要求。
激光器 模式耦合 遗传算法 楔形透镜光纤 耦合效率 中国激光
2014, 41(11): 1102003
1 河北工业大学信息工程学院, 天津市电子材料与器件重点实验室, 天津300130
2 中国电子科技集团公司第十三研究所, 河北 石家庄050051
为了减小长腔长高功率单管半导体激光器在封装过程中引入的热应力, 根据应力改变禁带宽度的原理, 理论上推导了应力与波长漂移的关系, 提出了一种通过测量激光器脉冲条件下的光谱来定量计算激光器应力的方法。 利用这种方法得到的研究结果表明, 焊接质量直接决定着应力的大小, 由焊接质量的不同引起的应力差值超过了300 MPa, 提出了优化焊接回流曲线的方法, 使激光器的应力由原来129.7 MPa降低到53.4 MPa, 该方法还有效的解决了封装应力随储存时间变化的问题。 实验表明, 激光器光谱图的测量分析是研究高功率单管半导体激光器封装应力的有效方法, 也是检测分析烧结工艺的有效手段。
封装应力 焊接质量 焊接回流曲线 光谱 单管激光器 Packaging stress Soldering quality Reflowing soldering curve Spectrum Single emitter laser 光谱学与光谱分析
2014, 34(6): 1441
中国电子科技集团公司第十三研究所, 河北 石家庄 050051
理论分析了工作温度对大功率激光二极管的工作波长、电光效率和器件寿命等的影响, 采用波长补偿、高特征温度无铝材料设计外延和一体化烧焊等技术, 设计制作了808 nm准连续波(QCW)高温激光器阵列。在热沉温度70 ℃的工作条件下, 80 A单条输出功率大于65 W, 20 ℃～70 ℃范围内特征温度T0达到145 K。10叠层阵列电光效率达到53%, 工作寿命大于109次脉冲。
激光器 大功率激光二极管 高工作温度 特征温度 一体化烧焊
中国电子科技集团公司第十三研究所, 河北 石家庄 050051
针对高功率全固态激光器抽运源的需求, 开展了808 nm连续1500 W阵列激光器封装技术研究。理论上从封装应力、封装热阻和光束整形等三方面分析了大功率激光器封装的要求。解释了封装应力来源、表现和缓解途径; 模拟了微通道热沉结构的封装散热效果云图; 指出了光束整形的必要性以及与封装残余应力的关系。技术上通过研制铟/金复合焊料体系, 配合控制烧焊曲线和烧焊过程, 得到了良好的烧焊效果; 结合设计使用高精度光束整形装配夹具, 实现阵列平均“smile”值2 μm, 发散角6 mrad的实验效果。
激光器 封装 烧焊 应力 热阻 准直
1 河北工业大学 信息工程学院,天津 300130
2 中国电子科技集团 第十三研究所,石家庄 050051
将输出光谱包络合理近似为高斯型,以高斯算法为基础,利用计算机软件编写了激光器阵列光谱合成模拟软件,实现了对激光器阵列合成波长、半高宽以及光谱图形的模拟。结果表明:用软件进行光束合成的激光器阵列波长与实际测试的波长基本吻合,但存在一定误差。基于这种情况,对模拟结果和实测结果的误差部分进行分析实验,以验证误差分析的正确性,并将误差重新编写到软件。该模拟软件可以在激光器组装阵列之前对激光器单条进行筛选,找出符合组成阵列波长要求的最佳激光器单条,使得实际生产出的激光器阵列波长与阵列的设计波长基本一致。
高斯算法 光谱图形 中心波长 半高宽 误差分析 Gaussian algorithm spectrum synthesis graphics wavelength full wave at half maximum error analysis 强激光与粒子束
2009, 21(12): 1799
1 河北工业大学 信息学院，天津 300130
2 信息产业部 电子第13研究所，石家庄 050051
高速调制半导体激光器光源是光纤通信系统、相控阵雷达等的关键器件。高速激光器的寄生电容是影响其调制带宽的因素之一。为了减小寄生电容，针对脊波导结构激光器的电容，采用计算机模拟与实际测试相结合的方法，进行了理论分析和实验验证。结果表明，其寄生电容大小不仅与电极金属化面积有关，还与隔离沟的腐蚀深度有关。当腐蚀至波导层时，寄生电容减小到10pF以下。这一结论对实现激光器的高速调制是非常有意义的。
激光器 金属化 腐蚀 寄生电容 调制带宽 lasers metallization erosion parasitic capacitance modulation bandwidth
1 河北工业大学信息工程学院微电子所,天津,300130
2 中国电子科技集团公司电子第十三研究所光电专业部,河北,石家庄,050051
计算了半导体激光器的激射波长与量子阱宽度以及有源层中In组分的关系,确定了941nm波长的量子阱宽度和In组分.并利用金属有机化合物气相淀积(MOCVD)技术生长了InGaAs/GaAs/AlGaAs分别限制应变单量子阱激光器材料.利用该材料制成半导体激光器线阵列的峰值波长为940.5 nm,光谱的FWHM为2.6 nm,在400 μs,50 Hz的输入电流下,输出峰值功率达到114.7 W(165 A),斜率效率高达0.81 W/A,阈值电流密度为103.7 A/cm2,串联电阻5 mΩ,最高转换效率可达36.9%.
金属有机化合物气相淀积 半导体激光器阵列 分别限制结构 单量子阱
1 河北工业大学信息学院,天津 300130
2 信息产业部电子第十三研究所,河北 石家庄 050002
3 信息产业部电子第十三研究所,河北,石家庄,050002
设计并研制了1 cm长折射率渐变分别限制单量子阱(GRIN-SCH-SQW)单条激光器阵列.占空比为20%,在70 A工作电流下,输出功率达到61.8 W,阈值电流密度为220 A/cm2,斜率效率为1.1 W/A,激射波长为808.2 nm.
激光技术 高占空比 大功率 半导体激光器
1 河北工业大学信息学院微电子所,天津,300130
2 中国电子科技集团公司第十三研究所光电专业部,河北,石家庄,050051
用金属有机化合物气相淀积(MOCVD)技术外延生长了InGaAs/AlGaAs分别限制应变单量子阱激光器材料.利用该材料制成半导体激光器一维线阵列,然后再串联组装成二维阵列,在1000 μs的输入脉宽下,输出峰值功率达到730 W(77 A),输出光功率密度为487 W/cm2,中心激射波长为903 nm,光谱半宽(FWHM)为4.4 nm.在此条件下可以稳定工作8600 h以上.
激光技术 半导体激光器 金属有机化合物气相淀积 二维阵列 分别限制单量子阱
