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强激光光束质量评价和测量方法研究 被引量：57
1
作者 高卫 王云萍 李斌 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2003年第1期61-64,共4页
长期以来对于强激光光束质量一直没有统一的评价标准和规范的测量方法,这给强激光系统的试验鉴定带来很大困难,也给科学研究和工程应用带来诸多不便。针对系统性能测试评价的迫切需要,对此问题进行了分析和研究,提出了一种光束质量的评... 长期以来对于强激光光束质量一直没有统一的评价标准和规范的测量方法,这给强激光系统的试验鉴定带来很大困难,也给科学研究和工程应用带来诸多不便。针对系统性能测试评价的迫切需要,对此问题进行了分析和研究,提出了一种光束质量的评价方法和具体的测量方法及技术。 展开更多
关键词 测量方法 强激光 光束质量 评价方法 光斑
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大功率激光光束参数的测量方法 被引量：28
2
作者 雷訇 李强 左铁钏 《光电子．激光》 EI CAS CSCD 2000年第4期372-374,共3页
利用我们正在研制的新型大功率激光光束光斑质量诊断仪 ,实现了大功率激光光束横截面的功率密度分布测量 ,并给出了计算光束位置、束宽、焦点位置、焦斑大小、发散角、焦深和光束质量因子等相关光束参数的数学处理方法。
关键词 大功率激光 光束质量诊断仪 光束参数
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高功率高亮度半导体激光器合束进展 被引量：26
3
作者 王立军 彭航宇 +2 位作者 张俊 秦莉 佟存柱 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2017年第4期1-10,共10页
半导体激光器体积小、效率高,但单元输出功率低、光束质量差限制了其应用。介绍了提升半导体激光器功率及光束质量的最新进展,对各种技术途径和实验结果进行了综述报道,并具体介绍了中国科学院长春光学精密机械与物理研究所近年来在高... 半导体激光器体积小、效率高,但单元输出功率低、光束质量差限制了其应用。介绍了提升半导体激光器功率及光束质量的最新进展,对各种技术途径和实验结果进行了综述报道,并具体介绍了中国科学院长春光学精密机械与物理研究所近年来在高亮度半导体激光器芯片及合束方面取得的进展。 展开更多
关键词 半导体激光器 高功率 高亮度 激光合束
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光束控制系统热效应与球差对激光光束质量的影响 被引量：18
4
作者 季小玲 陶向阳 吕百达 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2004年第3期952-960,共9页
采用Strehl比、桶中功率、β参数和束宽描述远场光束质量 ,研究了光束控制系统热效应和球差对远场激光光束质量的影响 .用四维仿真程序作了详细计算 ,给出了数值计算结果并进行了物理分析 .研究表明 ,传输通道的热效应和正球差会使远场... 采用Strehl比、桶中功率、β参数和束宽描述远场光束质量 ,研究了光束控制系统热效应和球差对远场激光光束质量的影响 .用四维仿真程序作了详细计算 ,给出了数值计算结果并进行了物理分析 .研究表明 ,传输通道的热效应和正球差会使远场光强分布扩展 ,可聚焦能力下降 ,光束质量变差 .有意义的是 ,当激光发射功率达到一定值时 ,合适选取负球差会在几何焦面得到比无球差时更高的峰值光强和更好的可聚焦能力 .但在以前的工作中 ,由于焦移 ,类似的结论是在实际焦面上得出的 .非线性热晕的存在是其物理原因 。 展开更多
关键词 光束控制系统 热效应 球差 高功率激光 桶中功率 高功率激光 光强分布 光束质量
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光束质量超过全固态激光器的千瓦直接半导体激光器 被引量：19
5
作者 曹银花 刘友强 +2 位作者 秦文斌 许春晓 王智勇 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第9期2282-2285,共4页
介绍了采用多波长耦合和偏振耦合的方式实现千瓦级高功率半导体激光输出的方法。通过光束整形的方法,实现了快慢轴光束参数积对称化,激光器输出激光光束质量小于12 mm·mrad,超过了全固态激光器的光束质量;激光器光光转换效率达到87... 介绍了采用多波长耦合和偏振耦合的方式实现千瓦级高功率半导体激光输出的方法。通过光束整形的方法,实现了快慢轴光束参数积对称化,激光器输出激光光束质量小于12 mm·mrad,超过了全固态激光器的光束质量;激光器光光转换效率达到87.5%。并通过智能化控制,实现了不同波长、不同功率、不同脉冲宽度的激光输出。 展开更多
关键词 激光器 大功率半导体激光器 光束质量 波长耦合 偏振耦合 光束整形
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高功率半导体激光器光纤耦合模块 被引量：16
6
作者 马晓辉 史全林 +2 位作者 徐莉 王玲 王智超 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2009年第4期674-678,共5页
光纤耦合输出的高功率激光二极管模块具有体积小、光束质量好、亮度高等特点,在泵浦光纤激光器、材料处理、医疗仪器等领域都获得了广泛的应用。为了进一步提高光纤耦合激光二极管模块的输出功率,提出了基于多只激光二极管串联的光纤耦... 光纤耦合输出的高功率激光二极管模块具有体积小、光束质量好、亮度高等特点,在泵浦光纤激光器、材料处理、医疗仪器等领域都获得了广泛的应用。为了进一步提高光纤耦合激光二极管模块的输出功率,提出了基于多只激光二极管串联的光纤耦合方法。这种方法具有耦合效率高、光学元件加工简单等特点。利用两组反射镜,将多只高功率激光二极管输出光束经准直、复合、聚焦,耦合进光纤输出,根据激光二极管和光纤的相关参数设计了聚焦透镜。利用特殊加工的AlN材料作为过渡热沉解决了激光二极管的导热和相互之间的绝缘问题。采用这种方法将4只输出波长为980nm的高功率激光二极管输出光束耦合进数值孔径0.22、芯径100μm的多模光纤中,当工作电流为4.0A时,光纤连续输出功率为11.6W,耦合效率大于79%。 展开更多
关键词 高功率激光二极管 激光合束 光纤耦合
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一种大功率激光加工用带式积分镜的设计 被引量：13
7
作者 王智勇 陈虹 左铁钏 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2002年第3期334-336,共3页
介绍了一种新型大功率激光加工用光束带式积分镜的设计原理和实验结果.根据几何光学原理,采用多条带式曲面代替通常反射镜的回转曲面,形成带式积分镜.试验结果表明:激光光束经聚焦后,获得光强均匀分布的矩形光带,改善了激光热处理、淬... 介绍了一种新型大功率激光加工用光束带式积分镜的设计原理和实验结果.根据几何光学原理,采用多条带式曲面代替通常反射镜的回转曲面,形成带式积分镜.试验结果表明:激光光束经聚焦后,获得光强均匀分布的矩形光带,改善了激光热处理、淬火、熔敷和喷粉焊接等的激光加工质量. 展开更多
关键词 带式积分镜 设计 激光加工 大功率激光束
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大功率激光二极管双峰结构远场分布模型 被引量：10
8
作者 王强 曾晓东 安毓英 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期619-622,共4页
为了合理地设计光学系统以整形激光二极管出射光束,必须准确了解激光二极管的远场分布,然而对于大功率激光二极管仍没有形式简单并且较好反映实际器件特性的光束模型.基于亥姆霍兹方程的严格远场解,提出使用两个离心高斯光束描述场源处... 为了合理地设计光学系统以整形激光二极管出射光束,必须准确了解激光二极管的远场分布,然而对于大功率激光二极管仍没有形式简单并且较好反映实际器件特性的光束模型.基于亥姆霍兹方程的严格远场解,提出使用两个离心高斯光束描述场源处平行结平面方向的模式场分布,将其代入严格远场解中得到一种描述大功率激光二极管远场光分布模型,用于描述其双峰远场结构.理论模型与三种实际器件的测量数据进行了比较,曲线主要部分都能很好吻合,并且偏差部分的能量仅占总能量的1%～2%.该模型数学表达形式简单,可以方便地用于研究光束经光学系统后的变换,以及计算光学系统的耦合效率,而且对于定量设计光学整形系统十分有用. 展开更多
关键词 激光器 大功率激光二极管 双峰结构 远场分布
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激光辐照下固体材料的温度分布理论研究 被引量：13
9
作者 彭玉峰 盛朝霞 +3 位作者 张虎 朱遵略 程祖海 樊晓伟 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第10期1225-1228,共4页
　考虑到有限厚介质的表面热对流,利用格林函数方法理论计算了强激光作用下介质材料的3维温度分布,给出了温升与材料尺寸的关系式及其关系曲线。以单晶硅材料为例进行了模拟计算,结果表明:温升不仅与材料本身的性质(热容,热导率,密度)... 　考虑到有限厚介质的表面热对流,利用格林函数方法理论计算了强激光作用下介质材料的3维温度分布,给出了温升与材料尺寸的关系式及其关系曲线。以单晶硅材料为例进行了模拟计算,结果表明:温升不仅与材料本身的性质(热容,热导率,密度)密切相关,而且还与材料的吸收系数,激光加热参数(功率密度,能量分布,光斑大小,作用时间),以及对流换热系数有关。在激光照射的初始阶段,材料表面温度迅速增加;其后,随着激光照射时间的增加,温度增加量逐步变缓。 展开更多
关键词 强激光 温度场 热效应 温升 晶硅
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激光相干合成光束质量评价 被引量：14
10
作者 蒋茂华 苏毅 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期367-370,共4页
针对光束合成的目的和合成光束的特征,对现有的光束质量衡量标准进行了分析,说明了这些标准的不足。提出用广义环围功率比作为新的激光合成的光束质量评价标准。对广义环围功率比进行了阐述,并对其在合成效果方面的评价进行了定性分析... 针对光束合成的目的和合成光束的特征,对现有的光束质量衡量标准进行了分析,说明了这些标准的不足。提出用广义环围功率比作为新的激光合成的光束质量评价标准。对广义环围功率比进行了阐述,并对其在合成效果方面的评价进行了定性分析。应用广义环围功率比作为合成光束质量评价标准,物理概念清楚,评价合理,在工程测量上容易实现。 展开更多
关键词 高能激光 相干合成 光束质量 评价体系
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大功率半导体激光器远场特性研究 被引量：9
11
作者 李丽娜 吴金辉 宋俊峰 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第1期95-97,共3页
由于半导体激光器输出光束的不对称性 ,使得它在许多应用过程中必须采用特殊的光学系统进行光束整形。在设计光学系统的光学元件及进行光学耦合时需要了解激光器的远场特性。通过用量子阱激光器的解理面上的边界条件解亥姆霍兹方程 ,获... 由于半导体激光器输出光束的不对称性 ,使得它在许多应用过程中必须采用特殊的光学系统进行光束整形。在设计光学系统的光学元件及进行光学耦合时需要了解激光器的远场特性。通过用量子阱激光器的解理面上的边界条件解亥姆霍兹方程 ,获得关于远场强度分布、光束散角 ,并用计算机给出各种理论曲线及数据。用自行设计制作的测试装置测量 ,获得激光器的远场分布曲线给出了测试数据。计算机给出的理论远场分布曲线与实验测试获得的远场分布曲线完全一致。 展开更多
关键词 大功率半导体激光器 光束质量 远场特性 不对称性 光学系统设计 光束整形 量子阱激光器 亥姆霍兹方程 光束散角
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大功率长焦深高斯光束整形设计 被引量：11
12
作者 李党娟 王佳超 +3 位作者 陈阳 杨金亮 吴新宇 苏俊宏 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期2129-2137,共9页
为了大功率激光设备工作时,减小高斯光束束腰半径外低能量所产生的边缘效应,避免出现毛边、搭接痕迹明显等问题,需要对它进行光束整形设计。针对大功率激光光源特性(输出平均光功率为500 W,脉冲宽度为130~160 ns,重复频率为20~50 kHz,... 为了大功率激光设备工作时,减小高斯光束束腰半径外低能量所产生的边缘效应,避免出现毛边、搭接痕迹明显等问题,需要对它进行光束整形设计。针对大功率激光光源特性(输出平均光功率为500 W,脉冲宽度为130~160 ns,重复频率为20~50 kHz,波长为1064 nm,功率调节范围为10%~100%),为了减小系统的复杂性,提高激光能量的利用率,采用伽利略式非球面透镜整形系统进行参数优化;选取平顶洛伦兹模型为物理模型,根据能量守恒定律求得入射光与出射光之间的映射关系;采用光学软件对系统的结构参数和非球面系数进行优化。计算平顶光束在出射距离20,30 mm时的输出能量均匀度。结果表明系统的工作焦深在20~30 mm时,平顶区激光能量均匀度均大于78.0%。以锈蚀的低碳钢板为作用目标进行了激光清洗实验,光斑作用区域内,激光与物质相互作用均匀,证明本设计能满足大功率激光使用环境的要求。 展开更多
关键词 大功率激光 光束整形 平顶洛伦兹模型 平顶光束
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高功率激光装置光束精密调控性能研究进展 被引量：11
13
作者 郑万国 李平 +7 位作者 张锐 张颖 邓学伟 许党朋 黄小霞 王芳 赵军普 韩伟 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期5-18,共14页
光束精密调控是惯性约束聚变(ICF)研究对激光驱动器的基本需求,它是一项装置层面的系统工程。主要介绍了中国工程物理研究院激光聚变研究中心近年来在靶面光强控制、脉冲波形控制、光束近场控制以及在新型光束探索方面所取得的重要进展。
关键词 高功率激光装置 靶面光强控制 脉冲精密整形 光束近场控制 新型光束探索
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浅论强激光系统的物理受限问题 被引量：10
14
作者 张小民 胡东霞 +6 位作者 许党朋 王静 程鑫彬 刘军 韩伟 李敏 李明中 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期12-32,共21页
输出能力和光束质量是研制强激光装置时追求的两个核心性能,通常受制于增益能力、光束品质、热负载、功率负载、通量负载受限条件。对于具有不同应用目标、不同运行机制、不同技术途径的强激光装置或系统,5类受限条件对输出能力和光束... 输出能力和光束质量是研制强激光装置时追求的两个核心性能,通常受制于增益能力、光束品质、热负载、功率负载、通量负载受限条件。对于具有不同应用目标、不同运行机制、不同技术途径的强激光装置或系统,5类受限条件对输出能力和光束质量的影响权重是不同的。其中,解决增益能力与光束品质两类受限问题是研发连续强激光和脉冲强激光装置的共性问题;对于连续(或准连续)强激光,破解热负载受限是核心问题;对于脉冲强激光,破解功率负载受限是核心问题。深入研究5类受限机理、基本规律及相互之间的影响关系,融合近期发展的新材料、新方法、新技术,对积极推进以高峰值功率、高能量(高平均功率)和高重复频率激光(简称"三高激光")为基本特征的先进强激光装置或系统具有积极意义。 展开更多
关键词 激光技术 强激光 增益能力 光束品质 热负载 功率负载 通量负载
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平滑化窄脉冲高功率准分子激光放大技术 被引量：10
15
作者 赵学庆 刘晶儒 +9 位作者 易爱平 薛全喜 华恒祺 钱航 郑国鑫 胡云 张永生 黄珂 黄超 于力 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期397-406,共10页
对于高功率准分子激光,光学角多路和诱导空间非相干（EFISI）光束平滑是高功率准分子激光压缩脉宽、提高功率密度和实现靶面均匀辐照的有效途径,其应用涉及前端至靶前的各个环节,主要体现为平滑化窄脉冲激光的传输放大问题。首先介绍了... 对于高功率准分子激光,光学角多路和诱导空间非相干（EFISI）光束平滑是高功率准分子激光压缩脉宽、提高功率密度和实现靶面均匀辐照的有效途径,其应用涉及前端至靶前的各个环节,主要体现为平滑化窄脉冲激光的传输放大问题。首先介绍了基于散射法开展的部分相干源前端技术及脉冲整形的初步研究结果,利用直接法和反射率耦合方法,研究了5台激光放大器增益特性。然后,讨论了窄脉宽激光放大时的自发辐射放大（ASE）控制技术,最后,介绍了窄脉冲激光放大实验系统。实验获得了预期的实验结果,输出能量为56 J,激光脉宽约10 ns,聚焦光斑约Φ300μm。单路系统实验结果表明,系统放大链和光学设计合理,基本满足角多路MOPA系统的技术验证要求,为系统工程设计奠定基础。 展开更多
关键词 准分子激光 高功率激光 激光放大 光束平滑
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激光非均匀性和内光路热效应对远场特性的影响 被引量：9
16
作者 季小玲 陶向阳 吕百达 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第10期1193-1197,共5页
高功率高能激光在光束控制系统(或称为内光路)中的传输距离比长程大气传输要短得多,但高功率密度的激光束在通过内光路时的热效应对远场光束质量会有显著影响。采用自编的四维仿真程序,详细计算了沿x方向呈线性变化的环状高功率激光束... 高功率高能激光在光束控制系统(或称为内光路)中的传输距离比长程大气传输要短得多,但高功率密度的激光束在通过内光路时的热效应对远场光束质量会有显著影响。采用自编的四维仿真程序,详细计算了沿x方向呈线性变化的环状高功率激光束通过内光路的传输。用像散参数、桶中功率(PIB)和峰值光强位置描述了远场光束质量。研究表明,内光路的热效应(热晕)使得光束的峰值光强和可聚焦能力下降,降低了远场的光束质量,初始光束的非均匀性会影响光束的可聚焦能力并引起像散。值得指出的是,热晕是一种非线性效应,会影响光强分布和引起远场峰值光强位置的移动,对此给出了物理诠释,并用数值计算证实了物理分析。 展开更多
关键词 激光技术 激光非均匀性 高功率激光 热效应 内光路 远场光束质量
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808nm千瓦级高效大功率半导体激光光源 被引量：10
17
作者 单肖楠 刘云 曹军胜 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期452-456,共5页
提出了一种新型光束整形技术,该技术通过平行平板玻璃堆实现光束的分割、平移、重排,从而改善半导体激光的光束质量。该试验采用自主设计的中心波长为808 nm,连续输出功率为60 W/bar,填充因子为30%,具有19个发光点,每个发光点尺寸为1μm... 提出了一种新型光束整形技术,该技术通过平行平板玻璃堆实现光束的分割、平移、重排,从而改善半导体激光的光束质量。该试验采用自主设计的中心波长为808 nm,连续输出功率为60 W/bar,填充因子为30%,具有19个发光点,每个发光点尺寸为1μm×135μm的20层半导体激光叠阵,通过望远镜系统对慢轴方向进行扩束后用一个聚焦镜同时对快慢轴聚焦,最终在焦平面上得到了1 kW输出,且聚焦光斑达到1 mm×1 mm,耦合效率达到90%,基本满足激光熔覆和激光焊接的要求。 展开更多
关键词 高功率激光器 半导体激光器 光束整形
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高功率激光装置光束匀滑技术研究进展 被引量：10
18
作者 周煜梁 隋展 +6 位作者 刘兰琴 粟敬钦 李平 张锐 许立新 王文义 莫磊 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2011年第10期37-44,共8页
在高功率激光驱动的惯性约束聚变(ICF)系统中,为了提高束靶耦合效率,抑制激光与等离子体相互作用时产生的瑞利-泰勒流体不稳定性与等离子体不稳定性,需要对光束进行匀滑处理。对各国研究的匀滑技术进行了调研,并对国外大型激光装置的匀... 在高功率激光驱动的惯性约束聚变(ICF)系统中,为了提高束靶耦合效率,抑制激光与等离子体相互作用时产生的瑞利-泰勒流体不稳定性与等离子体不稳定性,需要对光束进行匀滑处理。对各国研究的匀滑技术进行了调研,并对国外大型激光装置的匀滑技术进行了总结分析,分析了我国光束匀滑技术方面的进展情况。 展开更多
关键词 激光光学 高功率激光驱动器 光束匀滑 光谱色散匀滑 偏振匀滑 相位板
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高功率、高光束质量半导体激光器研究进展 被引量：8
19
作者 张俊 陈泳屹 +3 位作者 秦莉 彭航宇 宁永强 王立军 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第32期3719-3728,共10页
半导体激光器拥有效率高、体积小、重量轻、寿命长、波长丰富和可直接电驱动等诸多优点,同时由于受到光束质量限制,难以直接进行应用.如何提升高功率半导体激光器的光束质量一直以来都是国内外研究热点.本文主要面向工业加工及国防等领... 半导体激光器拥有效率高、体积小、重量轻、寿命长、波长丰富和可直接电驱动等诸多优点,同时由于受到光束质量限制,难以直接进行应用.如何提升高功率半导体激光器的光束质量一直以来都是国内外研究热点.本文主要面向工业加工及国防等领域对高功率、高光束质量半导体激光器的应用需求,从半导体激光单元技术和合束技术两方面的研究进展进行了论述.首先分析了激光单元结构与激光侧向、横向和纵向模式的关系,总结了国际上控制模式特性的一些典型结构;然后介绍了当前国际上高功率、高光束质量半导体激光合束技术及光源发展现状,并分析讨论了各种激光合束技术特点及发展趋势;最后展望了高功率、高光束质量半导体激光器的发展前景. 展开更多
关键词 半导体激光器 高功率 高光束质量 激光合束
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使用格兰-泰勒棱镜偏振耦合的1kW大功率半导体激光器 被引量：8
20
作者 丁鹏 曹银花 +3 位作者 苏国强 陈虹 王智勇 左铁钏 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期290-293,共4页
大功率量子阱半导体激光器输出为线偏振光,而格兰-泰勒棱镜具有双折射性质,能将两种偏振方向相互垂直的光区分开。如果将格兰-泰勒棱镜反方向使用,则能将两个偏振方向的光耦合输出。使用两个中心波长808 nm,输出功率600 W的半导体激光堆... 大功率量子阱半导体激光器输出为线偏振光,而格兰-泰勒棱镜具有双折射性质,能将两种偏振方向相互垂直的光区分开。如果将格兰-泰勒棱镜反方向使用,则能将两个偏振方向的光耦合输出。使用两个中心波长808 nm,输出功率600 W的半导体激光堆栈,一个堆栈的输出光经过1/2波片后偏振方向旋转90°,另一个堆栈偏振方向保持不变,经过格兰-泰勒棱镜做偏振耦合后合成一束。分别经过快慢轴准直、聚焦和慢轴消球差后输出,其中聚焦镜f=100 mm。在工作电流130 A时。电光转换效率约为43%。使用UFF100激光光束质量诊断仪测量,焦斑呈矩形分布,焦斑面积为0.547 mm×5.0 mm,快轴光参积Kf=26.1 mm·mrad,最大输出功率1 kW,激光器系统工作稳定。 展开更多
关键词 激光器 大功率半导体激光器 偏振耦合 格兰-泰勒棱镜 光参积
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