1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100049
采用具有模式转换和无损传输特性的三模非模式选择光子灯笼（PL）实现了976 nm波长的半导体激光的相干合束。相对于半导体激光常规空间孔径相干合束的方式，所提合束光场不会产生旁瓣，且能拥有较高的光束质量。通过仿真PL合束特性，搭建合束实验系统，最终976 nm波长的半导体激光基模输出功率达99.7 mW，转换效率为33.2%。实验结果表明，此合束系统实现了模式转换，使半导体激光能够以基模输出，展现了一种有潜力的半导体激光相干合束的方法。
半导体激光 光子灯笼 相干合束 相位调控 光纤模式 激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0514006
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，长春3003
2 中国科学院大学，北京100049
为了分析光子灯笼用于光合束时的模式控制能力波动，建立算法提取光场灰度矩阵，使用数值计算结果替代角功率分布方差来分析光子灯笼模式控制能力随合束功率的波动。根据功率流方程与临近模耦合理论推导了算法的理论基础。从算法结构和灰度值提取精度参数两方面详细介绍灰度提取算法。通过对比复原图与原光场图，证明算法将光强分布情况转化成灰度值矩阵的数值准确性；最后，以自制的3×1光子灯笼在弱主动模式控制下的表现为例，分析其模式控制能力随合束功率变化导致的输出光质量与合束损耗的变化。实验结果解释了合束功率从0增加到270 mW时3×1光子灯笼的光合束损耗曲线斜率变化以及合束光最大高斯拟合度波动。算法能简单、快速地分析光子灯笼用于基模合束光制备时模式控制能力的波动情况，且环境敏感度低，光场功率分布提取准确率大于99%。
半导体激光 模式控制 灰度矩阵 光子灯笼 光合束 diode laser mode control gray matrix photonic lantern beam combining 光学 精密工程
2023, 31(19): 2818
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 长春 130033
为进一步提高室内可见光三维定位的精度, 提出了一种基于最小三角形算法的室内可见光三维定位方法。该方法采用视距链路模型, 由定位终端接收携带发光二极管位置信息的光强信号, 利用最小三角形算法和接收信号强度指示方法来计算接收机在室内的三维位置信息, 再引入加权质心算法降低光路受遮挡所造成的影响。仿真结果表明: 在室内5 m×5 m×3 m的定位区域内, 提出的定位方法平均定位误差约为4.35 cm, 平均高度误差约为1.65 cm, 定位精度优于传统的室内可见光三维定位方法。
可见光 室内三维定位 最小三角形算法 质心加权算法 visible light indoor three-dimensional positioning minimum triangle algorithm weighted centroid algorithm
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 哈尔滨工程大学 理学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
针对目前工业领域对激光熔覆、激光热处理的应用需求, 研制了10 kW级直接输出半导体激光熔覆光源。采用半导体激光叠阵为单元器件, 将偏振合成技术和波长合成技术相结合, 将2只915 nm和2只976 nm半导体激光叠阵进行合成, 当工作电流为122 A时, 最大输出功率达到10 120 W, 电-光转换效率为46%。实验中还对光源内部的易损光学元件的热效应进行了模拟分析并设计有效的散热结构, 使其最高温度从4422 K下降到320 K, 同时对应的热应力从754 MPa下降到14 MPa, 大幅提升了激光光源的可靠性。
半导体激光器 激光熔覆 激光合成 diode laser laser cladding laser combination
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 江苏华博数控设备有限公司, 江苏 淮安 223100
随着半导体激光自身输出功率和转换效率的提升, 半导体激光已经广泛的应用于激光加工领域。本文针对目前激光加工领域对半导体激光硬化光源的需求, 研制了波长为976 nm的连续输出半导体激光硬化光源。该光源采用空间/偏振合束工艺达到了较高的合束效率, 采用柱面微透镜阵列分割与聚焦镜复合较好地匀化了巴条激光器慢轴方向固有的光强起伏, 使聚焦光斑的光强呈平顶分布。最后对该光源进行了实验装调和测试。结果表明, 在工作电流为93 A时, 光源的最大输出功率为5 120W, 电光转换效率达47%, 光斑尺寸为2 mm×16 mm, 光斑分布为平顶分布, 平整度大于90%, 满足工业中对大面积、高效率激光硬化的要求。
激光加工 高功率半导体激光器 激光光源 激光硬化 合束 laser processing high power diode laser laser source laser hardening beam combination
