半导体激光器光束谱合成效率的分析 被引量：9

1

作者 张艳 张彬 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2009年第5期864-868,872,共6页

针对半导体激光器的光束谱合成系统结构及其特点,利用Lang-Kobayashi模型建立的速率方程,在稳态情况下,推导出单个子光束经谱合成系统后的效率公式,并进一步讨论了多个光源经谱合成系统后的合成效率及其影响因素。研究结果表明:半导体... 针对半导体激光器的光束谱合成系统结构及其特点,利用Lang-Kobayashi模型建立的速率方程,在稳态情况下,推导出单个子光束经谱合成系统后的效率公式,并进一步讨论了多个光源经谱合成系统后的合成效率及其影响因素。研究结果表明:半导体激光器经谱合成系统的效率与半导体激光器输出端面和外腔输出耦合镜的反射率的相对大小、变换透镜和望远镜系统的透过率、闪耀光栅的衍射效率以及系统的耦合效率有关;在实际工程设计中,要尽可能提高变换透镜和望远镜系统的透过率、闪耀光栅的衍射效率以及系统的耦合效率,并综合考虑系统效率和光谱稳定性的要求,对半导体激光器输出端面和输出耦合镜的反射率进行优化设计。 展开更多

关键词 光束谱合成 外腔反馈 合成效率 速率方程

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高功率光纤激光器谱合成系统的输出特性分析 被引量：5

2

作者 阴素芹 张彬 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期115-121,共7页

建立了用光热折变无机玻璃反射式体布拉格光栅实现高功率光纤激光器谱合成的物理模型,在考虑高功率激光导致的体布拉格光栅表面热形变情况下,将体光栅进行分片处理后,采用有限差分Crank-Nicholson和稀疏矩阵方法,通过反复迭代求解波动方... 建立了用光热折变无机玻璃反射式体布拉格光栅实现高功率光纤激光器谱合成的物理模型,在考虑高功率激光导致的体布拉格光栅表面热形变情况下,将体光栅进行分片处理后,采用有限差分Crank-Nicholson和稀疏矩阵方法,通过反复迭代求解波动方程,数值计算了两束光纤激光经不同形变的体布拉格光栅谱合成后的光强分布、桶中功率和合成效率,并定量分析了光栅形变对合成光束光强分布、桶中功率和合成效率的影响。研究结果表明,高功率激光导致的体布拉格光栅表面的热形变不仅会导致合成光束的光束质量变差,而且还会引起谱合成系统合成效率的迅速下降。 展开更多

关键词 激光器 高功率光纤激光器 谱合成 体布拉格光栅 光束质量 桶中功率 合成效率

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基于折射棱镜的多波段激光合束方法

3

作者 兰江 何衡湘 +6 位作者 陈俊 王陈 程帅 张凌鹏 石康旺 邹硕颐 丛俊凯 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2023年第17期236-242,共7页

多波段激光合束技术在光电对抗领域的应用越来越受到重视,基于此提出了一种使用折射棱镜组的多波段激光合束方法,优选了牌号依次为H-ZLaF92、D-ZLaF85LS、H-ZBaF21的3种火石玻璃作为棱镜材料,通过对棱镜组的顶角值、入射角度以及位置关... 多波段激光合束技术在光电对抗领域的应用越来越受到重视,基于此提出了一种使用折射棱镜组的多波段激光合束方法,优选了牌号依次为H-ZLaF92、D-ZLaF85LS、H-ZBaF21的3种火石玻璃作为棱镜材料,通过对棱镜组的顶角值、入射角度以及位置关系的计算和仿真,设计了包含调整镜组、折射棱镜组、反射镜组和偏振滤光片的合束方案,同时利用将单一线性偏振激光束电矢量方向调整为平行于入射面的方法减小反射损耗。分析计算表明:在波长分别为550 nm、1060 nm、2000 nm情况下,入射角分别选择63.05°、61.35°、59.58°,3种材料的棱镜顶角值分别取51°、55°、60°;在光斑间距ΔX1、ΔX2分别为10 mm、20 mm的情况下,3种材料对应棱镜的远表面距离D、近表面距离d分别为289 mm、83.5 mm,366.4 mm、107.7 mm,381.6 mm、103.6 mm;在不进行光学镀膜的情况下,仅使用单一线性偏振光以布儒斯特角入射,也能够达到92.8%~97.6%的合束效率,与现有多波段合束技术相比,在成本方面有巨大的优势。 展开更多

关键词 激光合束 多波段合束 折射棱镜 p偏振 合束效率

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用于共孔径相干合成的衍射光学元件设计 被引量：4

4

作者 颜宏 张卫 +2 位作者 叶一东 陈黎 田飞 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期6-11,共6页

分析了衍射光学元件实现共孔径相干合成的物理过程,建立了基于衍射光学元件的共孔径相干合成数学模型,推导了合成光束复振幅与入射光束和衍射光学元件相位分布之间的关系。提出用合成光束强度分布的均匀性作为评价函数的优化方法,获得... 分析了衍射光学元件实现共孔径相干合成的物理过程,建立了基于衍射光学元件的共孔径相干合成数学模型,推导了合成光束复振幅与入射光束和衍射光学元件相位分布之间的关系。提出用合成光束强度分布的均匀性作为评价函数的优化方法,获得了一维衍射合束器的相位分布。与文献报道的衍射光学元件分束器相比,可获得更高的合成效率。采用模拟退火算法结合随机并行梯度下降算法优化合束器设计,提高了计算效率,获得了多束衍射合束器的相位分布和合成效率。分析了单子束失效及合束器像差对合成效率的影响,结果表明:随着合束数量的增加,单子束失效对合成效率的影响逐渐减小;若使合成效率退化小于5%,衍射光学元件的波像差均方根值应控制在λ/28以内。 展开更多

关键词 衍射光学元件 衍射分束器 相干合成 模拟退火算法 随机并行梯度下降算法 衍射效率

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半导体激光阵列光谱合束技术中变换透镜的研究 被引量：4

5

作者 郝明明 朱洪波 +2 位作者 秦莉 王立军 刘云 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期29-33,共5页

利用光栅-外腔的方法对半导体激光阵列(LDA)进行光谱合束时常采用平凸或双凸柱透镜作为变换透镜,然而它会导致外腔的反馈效率低下,经研究发现LDA轴上发光单元的反馈效率为80.5%,对于边缘发光单元甚至降到了49.7%。针对该问题提出了采用... 利用光栅-外腔的方法对半导体激光阵列(LDA)进行光谱合束时常采用平凸或双凸柱透镜作为变换透镜,然而它会导致外腔的反馈效率低下,经研究发现LDA轴上发光单元的反馈效率为80.5%,对于边缘发光单元甚至降到了49.7%。针对该问题提出了采用双分离柱透镜作为变换透镜,从而可以提高外腔的反馈效率。将传统LDA光谱合束光路展开,并利用Zemax画出它的等效光路,以此来求出平凸变换透镜LDA每个发光单元的反馈效率;根据像差理论分析了平凸变换透镜的成像特点,发现平凸变换透镜的球差和慧差较大,需要对其进行矫正;根据初级像差理论,利用PW法设计了双分离变换透镜,并利用Zemax进行了优化。结果发现,优化后双分离变换透镜可以使10mm宽LDA发光单元的反馈效率达到94.2%以上。研究结果表明使用双分离变换透镜法可提高光谱合束效率。 展开更多

关键词 激光技术 半导体激光阵列 光谱合束技术 变换透镜 像差 反馈效率 耦合效率

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高功率激光器的光谱合束技术研究 被引量：2

6

作者 穆让修 张佳 +4 位作者 龙井宇 李刚 卜英华 韩耀锋 寿少峻 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期792-797,共6页

为了获得高功率激光束,提出利用双色镜对典型波长2种不同类型(脉冲、连续)的高能激光进行合束,以实现高功率高能量激光输出。通过对双色镜的热效应和合束光斑远场激光参数进行仿真分析计算,热效应仿真结果表明,在单束激光10 kW、光斑直... 为了获得高功率激光束,提出利用双色镜对典型波长2种不同类型(脉冲、连续)的高能激光进行合束,以实现高功率高能量激光输出。通过对双色镜的热效应和合束光斑远场激光参数进行仿真分析计算,热效应仿真结果表明,在单束激光10 kW、光斑直径15 mm条件下,双色镜面型热形变量均方根值为0.004λ(λ=632.8 nm),满足光学元件面型小于0.03λ精度要求。搭建了一套基于双色镜的光谱合束系统,并分别进行了高功率连续激光与高功率连续激光、高功率连续激光与高能量脉冲激光的合束试验,合束效率高于95%。试验结果表明,光谱合束可有效应用于高能激光领域。 展开更多

关键词 光谱合束 高能激光 合束效率 双色镜

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半导体激光阵列高效率高光束质量光谱组束 被引量：2

7

作者 朱占达 缑龙 +3 位作者 姜梦华 惠勇凌 雷訇 李强 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第13期275-278,共4页

通过加入光束整形元件（BTS）对传统光谱光束组合结构进行了改善。利用光束整形元件实现半导体激光阵列发光单元光束的旋转，使每个发光单元的慢轴光场分布变为竖直方向，快轴光场分布变为水平方向，对整形后水平方向发光单元进行外腔... 通过加入光束整形元件（BTS）对传统光谱光束组合结构进行了改善。利用光束整形元件实现半导体激光阵列发光单元光束的旋转，使每个发光单元的慢轴光场分布变为竖直方向，快轴光场分布变为水平方向，对整形后水平方向发光单元进行外腔光谱光束组合，减小了smile效应的影响，提高了阵列输出的整体光束质量和整体的转换效率。采用标准的半导体激光阵列，连续输出激光功率为70．01w，电光转换效率最高为52．8％，光光效率为92．2％，光谱线宽为7．7nm，输出光束水平方向光束质量因子M2=1．28（0．4mm·mrad），竖直方向光束质量因子M2=11．2（3．5mm·mrad），快慢轴两个方向都接近单个发光单元光束质量。 展开更多

关键词 激光光学 光谱组束 光束整形 组合效率 光束质量 外腔

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非相干光纤激光组束系统耦合效率的优化分析 被引量：2

8

作者 胥杰 赵尚弘 +3 位作者 周万银 占生宝 石磊 侯睿 《光学技术》 CAS CSCD 北大核心 2008年第3期379-382,共4页

单光束耦合效率是决定非相干组束系统输出功率的关键,它受到透镜焦距、光栅周期和光斑半径等参数的影响。为了寻求较为优化的系统参数,通过理论分析和仿真研究,结果表明对于中心波长1060nm的光纤激光,应当选择透镜焦距20cm,光栅周期5μm... 单光束耦合效率是决定非相干组束系统输出功率的关键,它受到透镜焦距、光栅周期和光斑半径等参数的影响。为了寻求较为优化的系统参数,通过理论分析和仿真研究,结果表明对于中心波长1060nm的光纤激光,应当选择透镜焦距20cm,光栅周期5μm,并且需要将光斑半径控制在50μm左右。通过反解光栅频率及组束波长带宽的第一个零点来选择组束阵列宽度一定条件下较优的光栅参数。通过理论分析和数值计算,结果表明较小的光栅频率和光栅厚度对提高衍射效率是有利的。 展开更多

关键词 非相干组束 耦合效率 透镜焦距 光栅周期 光斑半径

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光纤激光频谱组束技术的研究进展 被引量：2

9

作者 张迪 吴卓亮 +2 位作者 楚兴春 占生宝 赵尚弘 《半导体光电》 CAS CSCD 北大核心 2010年第4期489-494,517,共7页

光纤激光频谱组束是实现大功率、高质量光纤激光输出的有效手段。综述了光纤激光频谱组束技术的最新进展情况,介绍了光栅外腔频谱组束、MOPA结构频谱组束、PTR布拉格光栅频谱组束以及二维阵列的相干和谱组束等方案的基本原理和研究现状... 光纤激光频谱组束是实现大功率、高质量光纤激光输出的有效手段。综述了光纤激光频谱组束技术的最新进展情况,介绍了光栅外腔频谱组束、MOPA结构频谱组束、PTR布拉格光栅频谱组束以及二维阵列的相干和谱组束等方案的基本原理和研究现状,比较分析了各种组束方案的优缺点,最后对频谱组束发展中存在的问题进行了探讨。 展开更多

关键词 光纤激光 频谱组束 光栅 组束效率 光束质量

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基于体布拉格光栅的波束合成技术研究及实现 被引量：2

10

作者 刘莉 谭吉春 +4 位作者 郑光威 何焰蓝 郑浩斌 阮毅 刘一星 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期157-162,共6页

探讨实现激光波束合成的新方法,分析体布拉格光栅作为激光波束引导器的可行性,基于Kogelnik耦合波理论,着重讨论了影响体布拉格光栅衍射效率的波长选择性和角度选择性因素。实验上给出布拉格光栅的具体制作过程,利用透射式体布拉格光栅... 探讨实现激光波束合成的新方法,分析体布拉格光栅作为激光波束引导器的可行性,基于Kogelnik耦合波理论,着重讨论了影响体布拉格光栅衍射效率的波长选择性和角度选择性因素。实验上给出布拉格光栅的具体制作过程,利用透射式体布拉格光栅完成了2束不同波长的激光并束、2束同种波长的激光并束实验,验证了利用布拉格光栅进行并束的可行性。为了实际中应用的方便,提出在晶体内部利用90°配置设计特定角度的布拉格光栅,让激光垂直照射晶体表面,即可满足布拉格角度入射,改良并束光路,简化理论计算,提高并束效率。 展开更多

关键词 布拉格衍射 体积光栅 波束合成 衍射效率 角度选择性 波长选择性

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光纤激光非相干组束技术的研究进展

11

作者 郭钦朋 赵尚弘 +1 位作者 吴卓亮 占生宝 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2009年第1期5-7,共3页

光纤激光非相干组束技术作为可以大幅提高光纤激光器输出功率的有效手段已经引起了越来越多的关注。当前光纤激光非相干组束研究方法为偏振组束和波长组束。尤其介绍了波长组束方面的研究进展,包括MOPA结构、三光栅结构和PTR布拉格光栅... 光纤激光非相干组束技术作为可以大幅提高光纤激光器输出功率的有效手段已经引起了越来越多的关注。当前光纤激光非相干组束研究方法为偏振组束和波长组束。尤其介绍了波长组束方面的研究进展,包括MOPA结构、三光栅结构和PTR布拉格光栅结构的波长组束。对各组束光束的性能参数进行了一定的分析对比,最后对非相干组束发展中存在的问题进行了探讨。 展开更多

关键词 非相干组束 偏阵组束 波长组束 光栅 组束效率

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基于微透镜阵外腔的光纤激光谱组束耦合效率分析 被引量：1

12

作者 张茜 吴卓亮 +3 位作者 赵尚弘 楚兴春 占生宝 李云霞 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2012年第4期901-905,912,共6页

为了克服光纤激光外腔谱组束系统中增益带宽和透镜像差对组束阵元数量的限制,在系统中加入了微透镜阵。根据光束变换理论,建立了基于微透镜阵的光纤激光外腔谱组束系统的外腔耦合效率分析模型。通过数值模拟,对各种相关参数对耦合效率... 为了克服光纤激光外腔谱组束系统中增益带宽和透镜像差对组束阵元数量的限制,在系统中加入了微透镜阵。根据光束变换理论,建立了基于微透镜阵的光纤激光外腔谱组束系统的外腔耦合效率分析模型。通过数值模拟,对各种相关参数对耦合效率的影响进行了仿真分析。结果表明:微透镜阵的加入极大提高了阵元的耦合效率和系统的组束潜力;为了获得尽可能高的耦合效率,需要对离焦量进行合理配置并设计具有较长焦距的微透镜;横向对准误差是影响耦合效率的主要因素,对于宽度为10 mm的组束光纤阵列,为保证60%以上的耦合效率,在θy≤2 mrad的同时需将横向位置偏移量δy限制在10μm以内。 展开更多

关键词 光纤激光器 谱组束 外腔 微透镜阵 耦合效率

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对非相干光纤激光组束系统最大阵列宽度的研究 被引量：1

13

作者 胥杰 赵尚弘 +1 位作者 周万银 李勇军 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2007年第8期709-711,共3页

光纤激光组束系统的最大阵列宽度决定着可参与组束的光纤激光器个数,从而制约着组束激光的输出功率。通过对组束系统耦合效率的分析,光斑半径应不超过100μm,透镜焦距不超过20cm。在此条件下,组束系统的最大阵列宽度约为0.6cm。

关键词 非相干组束 最大阵列宽度 耦合效率 光斑半径

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连续波量子级联激光器高效率光束合成 被引量：1

14

作者 吴昊 舒世立 +3 位作者 刘峰奇 宁永强 王立军 佟存柱 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期26-30,共5页

为获得能满足实际需要的高光功率输出,可以将已经成功应用于近红外波段半导体激光器的合束技术移植到量子级联激光器。讨论了量子级联激光器件的共水平面布局设计,这种设计有利于实现稳定可靠的室温连续工作;在量子级联激光器单管器件... 为获得能满足实际需要的高光功率输出,可以将已经成功应用于近红外波段半导体激光器的合束技术移植到量子级联激光器。讨论了量子级联激光器件的共水平面布局设计,这种设计有利于实现稳定可靠的室温连续工作;在量子级联激光器单管器件整形实验中,获得了光束质量因子M2优于2.3的准直光束;在高效率光束合成的实验中获得了85%的合束效率。 展开更多

关键词 激光光学 光束合成 高效率 量子级联激光器

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非相干光纤激光组束中光栅参数的确定 被引量：1

15

作者 侯睿 赵尚弘 +3 位作者 胥杰 方绍强 石磊 李勇军 《光学技术》 CAS CSCD 北大核心 2007年第S1期97-99,共3页

光栅衍射效率是非相干光纤激光组束系统的关键,理论分析和数值仿真表明光栅衍射效率随着光栅频率和光栅厚度的减小而增大。全面综合考虑光栅频率应该选取在200mm-1和400mm-1之间,光栅厚度在1mm到2mm之间。同时提出了一种不等间隔方法提... 光栅衍射效率是非相干光纤激光组束系统的关键,理论分析和数值仿真表明光栅衍射效率随着光栅频率和光栅厚度的减小而增大。全面综合考虑光栅频率应该选取在200mm-1和400mm-1之间,光栅厚度在1mm到2mm之间。同时提出了一种不等间隔方法提高系统总体衍射效率,该方法较等间隔条件下衍射效率提高了0.1651。 展开更多

关键词 非相干光纤激光组束 衍射效率 光栅频率 光栅厚度

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被动锁相光纤激光相干组束的研究进展

16

作者 丁健 占生宝 《光通信技术》 CSCD 北大核心 2012年第7期11-14,共4页

被动锁相光纤激光相干组束是实现大功率、高质量光纤激光输出的有效手段之一。介绍了外腔法、全光纤自组织法、倏逝波耦合以及相位共轭法四种组束方案的原理,综述了被动锁相光纤激光相干组束技术的研究进展,分析了四种组束方案的发展前景。

关键词 光纤激光 相干组束 被动锁相 组束效率 光束质量

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多点源交叉波束干涉效应特征分析

17

作者 曾芳玲 刘奇博 宋长宝 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2015年第4期140-143,共4页

介绍多点源交叉波束通过干涉效应实现交汇空间功率合成的基本原理,根据空间功率合成机理,建立对功率合成效率、同相叠加点间距的计算机仿真,完成多点源交叉波束干涉效应特征分析,以此作为多点源交叉波束空间功率合成的评估依据。

关键词 多点源稀疏分布 交叉波束 空间功率合成 合成效率

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利用非相干组束获得激光加工高功率光源

18

作者 胥杰 赵尚弘 +2 位作者 占生宝 石磊 侯睿 《光学技术》 CAS CSCD 北大核心 2007年第S1期63-64,66,共3页

利用非相干光纤激光组束技术可以获得激光加工和光学制造的高功率光源。传输透镜及衍射光栅是决定组束系统效率的关键部件,通过理论分析和数值仿真,结果表明透镜焦距25cm、光栅频率200mm-1对组束系统是较为合适的。在此条件下,组束系统... 利用非相干光纤激光组束技术可以获得激光加工和光学制造的高功率光源。传输透镜及衍射光栅是决定组束系统效率的关键部件,通过理论分析和数值仿真,结果表明透镜焦距25cm、光栅频率200mm-1对组束系统是较为合适的。在此条件下,组束系统的平均衍射效率可以达到52.96%,输出功率可以达到千瓦量级。 展开更多

关键词 激光加工 非相干组束 衍射效率 传输透镜 衍射光栅

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双光栅非相干组束系统单光束耦合效率分析

19

作者 胥杰 赵尚弘 +3 位作者 占生宝 李云霞 侯睿 吴继礼 《半导体光电》 CAS CSCD 北大核心 2008年第2期304-307,共4页

为了保证组束激光的光束质量,在非相干光纤激光组束系统中再引入一个与之平行的衍射光栅。这种双光栅非相干组束系统的单光束耦合效率是单程耦合腔效率和光栅衍射效率的合成,通过理论分析和数值计算,结果表明在设定的组束参数下双光栅... 为了保证组束激光的光束质量,在非相干光纤激光组束系统中再引入一个与之平行的衍射光栅。这种双光栅非相干组束系统的单光束耦合效率是单程耦合腔效率和光栅衍射效率的合成,通过理论分析和数值计算,结果表明在设定的组束参数下双光栅非相干组束系统的单光束耦合效率可以达到75.9%左右。 展开更多

关键词 非相干组束 双光栅 耦合效率 衍射效率

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光学参数对非相干光纤激光组束效果的影响 被引量：2

20

作者 胥杰 赵尚弘 +4 位作者 占生宝 侯睿 方绍强 李勇军 罗赟骞 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第12期28-31,37,共5页

提高非相干光纤激光组束功率,需要尽可能大的光栅衍射效率。通过理论分析和数值仿真,结果表明PTR布拉格光栅存在最佳厚度,并且光栅衍射效率随着光栅频率和组束波长带宽的减小而增大。在光纤阵列宽度一定的条件下,存在最佳光栅频率值使... 提高非相干光纤激光组束功率,需要尽可能大的光栅衍射效率。通过理论分析和数值仿真,结果表明PTR布拉格光栅存在最佳厚度,并且光栅衍射效率随着光栅频率和组束波长带宽的减小而增大。在光纤阵列宽度一定的条件下,存在最佳光栅频率值使得总体衍射效率取极大值。实际应用中应选取光栅频率200～700mm-1,组束波长带宽0～20nm,在此基础上进一步设计组束光学系统的其他参数。 展开更多

关键词 非相干光纤激光组束 PTR布拉格光栅 衍射效率 光栅频率 波长带宽

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