圆点光斑激光器
光学专业毕业设计：激光光斑尺寸测量和研究
激光光斑尺寸的测量和研究 摘要 激光光斑尺寸是标志激光器性能的重要参数，也是激光器在应用中的重要参量。 本文主要介绍了两种测量激光光斑尺寸的方法：刀口扫描法，CCD 法。分析了利用刀口法测量高斯光束腰斑大小的测量实验装置，并阐述了具体的测量过程。此方法对激光光斑大小测量是可行的。实验装置简单实用。CCD法是利用CCD作为探测传感器，可以更精确地测出激光器的光斑尺寸和束腰光斑尺寸，克服了传统测量的繁杂过程，并用计算机控制及数据处理，测量精度得到提高，为激光器性能研究和光信息处理提供了一种新的方法。本文给出了这两种方法测得的数据及处理结果。 结果表明，刀口扫描法对高能量光束半径的测量特别实用，装置简单，可在普通实验室进行测量。CCD法检测的直观性好，不需要辅助的逐行扫描机械移动，成像精度和检测精度高。 关键词激光光斑尺寸；Matlab；CCD 传感器；刀口法
The Measurement and Research of Laser Spot Size Abstract The size of Laser spot is not only one important parameter of laser performance, but also in laser application. This paper introduces two methods of measuring laser spot diameter: scanning method, CCD: knife method. We analyze of measurement is cut the size of the gaussian beam waist measurement device spot, and elaborates on process of the measurement. Using this method of laser spot size measurement is feasible. The experiment device is simple and practical. CCD method uses the CCD sensor as a detection can be more accurate to measure the size of the laser spot and waist size spot, overcoming traditional measurement process and using computer control to deal with data processing, and the measurement accuracy is improved, providing a new method for laser performance study and light information processing. At the same time, it gives two methods of measured data and processing results. The results show that the method of blade scanning is practical for high-energy beams radius’s measurement. Simple device can be operated in ordinary laboratory. CCD detection method is visually good, and do not need to manufacture progress ive-scan
半导体激光器的研究进展
半导体激光器的研究进展 摘要：本文主要述写了半导体激光器的发展历史和发展现状。以及对单晶光纤激光器进行了重点描述，因其在激光医疗、激光成像、光电对抗以及人眼安全测照等领域具有重大的应用价值，近年来成为新型固体激光源研究的热点。 一、引言。 激光是20 世纪以来继原子能、电子计算机、半导体之后人类的又一重大发明。半导体激光科学与技术以半导体激光器件为核心，涵盖研究光的受激辐射放大的规律、产生方法、器件技术、调控手段和应用技术，所需知识综合了几何光学、物理光学、半导体电子学、热力学等学科。 半导体激光历经五十余年发展，作为一个世界前沿的研究方向，伴随着国际科技进步突飞猛进的发展，也受益于各类关联技术、材料与工艺等的突破性进步。半导体激光的进步在国际范围内受到了高度的关注和重视，不仅在基础科学领域不断研究深化，科学技术水平不断提升，而且在应用领域上不断拓展和创新，应用技术和装备层出不穷，应用水平同样取得较大幅度的提升，在世界各国的国民经济发展中，特别是信息、工业、医疗和国防等领域得到了重要应用。 本文对半导体激光器的发展历史和现状进行了综述，同时因单晶光纤激光器在激光医疗、激光成像、光电对抗以及人眼安全测照等领域具有重大的应用价值，本文也将对其做重点描述。 二、大功率半导体激光器的发展历程。 1962 年，美国科学家宣布成功研制出了第一代半导体激光器———GaAs同质结构注入型半导体激光器。由于该结构的激光器受激发射的阈值电流密度非常高，需要5 × 104～1 ×105 A /cm2，因此它只能在液氮制冷下才能以低频脉冲状态工作。从此开始，半导体激光器的研制与开发利用成为人们关注的焦点。1963 年，美国的Kroemer和前苏联科学院的Alferov 提出把一个窄带隙的半导体材料夹在两个宽带隙半导体之间，构成异质结构，以期在窄带隙半导体中产生高效率的辐射复合。随着异质结材料的生长工艺，如气相外延( VPE) 、液相外延( LPE) 等的发展，1967年，IMB 公司的Woodall 成功地利用LPE 在GaAs上生长了AlGaAs。在1968—1970 年期间，美国贝尔实验室的Panish，Hayashi 和Sμmski成功研究了AlGaAs /GaAs单异质结激光器，室温阈值电流密度为8.6 × 103 A /cm2，比同质结激光器降低了一个数量级。
常用激光器简介
几种常用激光器的概述 一、CO2激光器 1、背景 气体激光技术自61年问世以来，发展极为迅速，受到许多国家的极大重视。特别是近两年，以二氧化碳为主体工作物质的分子气体激光器的进展更为神速，已成为气体激光器中最有发展前途的器件。 二氧化碳分子气体激光器不仅工作波长(10.6微米)在大气“窗口”，而且它正向连续波大功率和高效率器件迈进。1961年，Pola-nyi指出了分子的受激振动能级之间获得粒子反转的可能性。在1964年1月美国贝尔电话实验室的C.K.N.Pate 研制出第一支二氧化碳分子气体激光器，输出功率仅为1毫瓦，其效率为0.01%。不到两年，现在该类器件的连续波输出功率高达1200瓦，其效率为17 %，电源激励脉冲输出功率为825瓦，采用Q开关技术已获得50千瓦的脉冲功率输出。最近，有人认为，进一步提高现有的工艺水平，近期可以达到几千瓦的连续波功率输出和30~40% 的效率。 2、工作原理 CO2激光器中，主要的工作物质由CO?，氮气，氦气三种气体组成。其中CO?是产生激光辐射的气体、氮气及氦气为辅助性气体。加入其中的氦，可以加速010能级热弛预过程，因此有利于激光能级100及020的抽空。氮气加入主要在CO?激光器中起能量传递作用，为CO?激光上能级粒子数的积累与大功率高效率的激光输出起到强有力的作用。CO?分子激光跃迁能级图CO?激光器的激发条件：放电管中，通常输入几十mA或几百mA的直流电流。放电时，放电管中的混合气体内的氮分子由于受到电子的撞击而被激发起来。这时受到激发的氮分子便和CO?分子发生碰撞，N2分子把自己的能量传递给CO2分子，CO?分子从低能级跃迁到高能级上形成粒子数反转发出激光。 3、特点 二氧化碳分子气体激光器不但具有一般气体激光器的高度相干性和频率稳定性的特点,而且还具有另外三个独有的特点： （1）工作波长处于大气“窗口”，可用于多路远距离通讯和红外雷达。 （2）大功率和高效率( 目前，氩离子激光器最高连续波输出功率为100瓦，其效率为0.17 %，原子激光器的连续波输出功率一般为毫瓦极,其效率约为0.1%，而二氧化碳分子激光器连续波输出功率高达1200瓦,其效率为17%）。 （3）结构简单，使用一般工业气体，操作简单，价格低廉。由此可见,随着研究工作的进展、新技术的使用，输出功率和效率会不断提高,寿命也会不断增长,将会出现一系列新颖的应用。例如大气和宇宙通讯、相干探测和导航、超外
激光聚焦光斑大小的决定因素
聚焦光斑大小的确定 在进行激光切割时，需要将一束激光聚焦在一块尽可能小的光斑上。如果需使功率密度最大以进行精密切割，这是完全必需的。光斑大小受多种因素的影响。其中最重要的因素有： ?激光模式(M2) ?衍射 ?球差 透镜的形状和焦距可以决定后两种因素。当然，激光模式是由激光器和光束传输系统决定的。 1. 衍射 光具有波的性质，因此不可避免地会出现衍射现象，该现象存在于所有的光学系统中，能够决定这些系统在性能方面的理论限值。衍射会使光束在传播过程中发生横向扩展。如果在对某个准直激光光束进行聚焦时使用的是一个“理想”透镜，那么光斑的大小将只受衍射作用的影响。计算光斑大小的公式如下： 这一等式可以用来计算由非球面透镜产生的光斑大小。 衍射产生的最重要的影响是，它使光斑大小随焦距线性增加，但与光束的直径成反比。因此，如果某个特定透镜的输入激光光束直径增加，由于衍射变弱，光斑会变小。而且，如果对于某个特定激光光束，当焦距减小时，光斑也会变小。 M2-激光模式参数: 正如您在上一个公式中看到的那样，焦点的大小与激光模式参数，即M2成正比。M2表示某条特定光束在传播过程中的发散速度；对于一条理想的TEM00激光光束而言，M2＝1。这个参数是用高级仪表测出的，激光器制造商的规格中也会提供这一参数。
2. 球差 您可以用一个理想透镜，对经过准直处理的同轴光线进行聚焦。所有通过光学元件轴心的光线将形成一个光斑，光斑的尺寸是由衍射中的衍射公式决定的。不过，许多透镜都会受到球差的影响。球差带来的后果是，与那些穿过透镜中央的光线相比，那些穿过透镜边缘的光线与光轴的交点离透镜更近，如图所示。 图 1 球差产生示意图 球差会使光斑的尺寸增大，并将最佳聚焦点移到与计算出的有效焦距不同的位置上。球差是一个与多种因素有关的函数，这些因素包括透镜形状、朝向和折射率。例如，如要使冕玻璃透镜聚焦的可见光光斑最小，那么最好采用双凸透镜的形状。反之，如果是硒化锌透镜用在10.6μm波长，那么最好将其设计为凹凸透镜来尽量减小光斑尺寸。 在特定环境下的实际光斑大小是由光线的轨迹决定的；不过，您可以利用公式，估算出在使用最佳形状的透镜时，由球差带来的光斑大小，即： 其中： f 为透镜的焦距 D为输入光束在透镜处的直径（在1/e2点处） k 是一个折射率函数 上述公式最值得注意的一点是，球差带来的光斑大小与光束直径的立方成正比，而与焦距的平方成反比。因此，对于某个特定透镜，如果激光光束直径减小，由于球差的关系，光斑会迅速变小。类似地，对于某个特定光束直径，如果焦距
半导体激光器实验
实验19 半导体激光器实验 一、目的 1．理解半导体激光器的工作原理； 2．通过测量半导体激光器工作时的功率、电压、电流，利用这些参数画出P-I 、I-V 曲线，让学生了解半导体的工作特性曲线； 3．学会通过曲线计算半导体激光器的阈值，串联电阻，以及功率效率，外量子效应和外微分效应，并对三者进行比较； 4．内置四套方波信号或者外加信号直接调制激光器，通过调整不同的静态工作点，和输入信号强度大小不同，观察到截至区，线性区，限流区的信号不同响应（信号畸变，线性无畸变），了解调制工作原理。 二、原理 半导体激光器是用半导体材料作为工作物质的一类激光器，由于物质结构上的差异，产生激光的具体过程比较特殊。常用材料有砷化镓（GaAs ）、硫化镉（CdS ）、磷化铟(InP)、硫化锌(ZnS)等。激励方式有电注入、电子束激励和光泵浦三种形式。 半导体激光器件，可分为同质结、单异质结、双异质结等几种。同质结激光器和单异质结激光器室温时多为脉冲器件，而双异质结激光器室温时可实现连续工作。 半导体激光器具有体积小、效率高等优点，广泛应用于激光通信、印刷制版、光信息处理等方面。 1．半导体激光器的结构与工作原理 现以砷化镓（GaAs ）激光器为例，介绍注入式同质结激光器的工作原理。半导体的能带结构。半导体材料多是晶体结构。当大量原子规则而紧密地结合成晶体时，晶体中那些价电子都处在晶体能带上。价电子所处的能带称价带（对应较低能量）。与价带最近的高能带称导带，能带之间的空域称为禁带。当加外电场时，价带中电子跃迁到导带中去，在导带中可以自由运动而起导电作用。同时，价带中失掉一个电子，则相当于出现一个带正电的空穴，这种空穴在外电场的作用下，也能起导电作用。因此，价带中空穴和导带中的电子都有导电作用，统称为载流子。掺杂半导体与p-n 结。没有杂质的纯净半导体，称为本征半导体。如果在本征半导体中掺入杂质原子，则在导带之下和价带之上形成了杂质能级，分别称为施主能级和受主能级 有施主能级的半导体称为n 型半导体；有受主能级的半导体称这p 型半导体。在常温下，热能使n 型半导体的大部分施主原子被离化，其中电子被激发到导带上，成为自由电子。而p 型半导体的大部分受主原子则俘获了价带中的电子，在价带中形成空穴。因此，n 型半导体主要由导带中的电子导电；p 型半导体主要由价带中的空穴导电。 半导体激光器中所用半导体材料，掺杂浓度较大，n 型杂质原子数一般为2～5×1018cm -1；p 型为1～3×1019cm -1。 在一块半导体材料中，从p 型区到n 型区突然变化的区域称为p-n 结。其交界面处将形成一空间电荷区。n 型半导体带中电子要向p 区扩散，而p 型半导体价带中的空穴要向n 区扩散。这样一来，结构附近的n 型区由于是施主而带正电，结区附近的p 型区由于是受主而带负电。在交界面处形成一个由n 区指向p 区的电场，称为自建电场。此电场会阻止电子和空穴的继续扩散（见图19.1）。 p-n 结电注入激发机理。若在形成了p-n 结的半导体材料上加上正向偏压，p 区接正极， 图19.1 自建电场的示意图
半导体激光器主要性能参数定义
半导体激光器 1．P-I 特性及阈值电流 P-I特性揭示了LD输出光功率与注入电流之间的变化规律，因此是LD最重要的特性之一。 典型的激光器P-I曲线 由P-I曲线可知，LD是阈值型器件，随注入电流的不同而经历了几个典型阶段。 ?当注入电流较小时，有源区里不能实现粒子数反转，自发辐射占主导地位，LD发射普通的荧光，光谱很宽，其工作状态类似于一般的发光二极管。 ?随着注入电流的加大，有源区里实现了粒子数反转，受激辐射开始占主导地位，但当注入电流仍小于阈值电流时，谐振腔里的增益还不足以克服损耗，不能在腔内建立起一定模式的振荡，LD发射的仅仅是较强的荧光， 称为“超辐射”状态。
? 只有当注入电流达到阈值以后，才能发射谱线尖锐、模式明确的激光，光 谱突然变窄并出现单峰（或多峰）。 2．激光器线宽 半导体的激光器的线宽是多少？有的用nm 表示，有的用Hz 表示，计算公式是什么？经常会提到激光器的线宽<0.0001 nm 换算成“Hz”是多少赫兹啊？ 线宽即为激光某一单独模式的光谱宽度，一般表达形式：nm ，Hz ，cm-1。该参数与激光本身的波长由关系。 例：比如波长为1064nm, 线宽0.1nm ，则换算为Hz 单位： GHz v 5.261065.21.01064101031029 8=?=???=? 3. 边模抑制比（SSR ） 边模抑制比是指在发射光谱中，在规定的输出功率和规定的调制（或 CW ）时最高光谱峰值强度与次高光谱峰值强度之比。
边模抑制比示意图 4.振荡腔 HR AR 谐振腔的作用是选择频率一定、方向一致的光作最优先的放大，而把其他频率和方向的光加以抑制。凡不沿谐振腔轴线运动的光子均很快逸出腔外; 沿轴线运动的光子将在腔内继续前进，并经两反射镜的反射不断往返运行产生振荡，运行时不断与受激粒子相遇而产生受激辐射，沿轴线运行的光子将不断增殖，在腔内形成传播方向一致、频率和相位相同的强光束，这就是激光。为把激光引出腔外，可把一面反射镜做成部分透射的，透射部分成为可利用的激光，反射部分留在腔内继续增殖光子。 光学谐振腔的作用有：①提供反馈能量，②选择光波的方向和频率。谐振腔内可能存在的频率和方向称为本征模。两反射镜的曲率半径和间距（腔长）决定了谐振腔对本征模的限制情况。不同类型的谐振腔有不同的模式结构和限模特性。 5.三种类型的QCL 按振荡腔设计的差异，QCL可以分为三大类：
点状光斑激光头
点状光斑激光头 （Dot light laser） （cl）本产品采用原装进口激光二极管（The laser has original import laser diode,），体积小，光线清晰，出光张角大（small body and clear beam），直线度高（The fan angle and line degree is high.）。我们可以制作固定焦点同时可以制作可调焦的红光线电议零贰玖捌捌柒贰陆柒柒叁状激光器，客户可以根据各种要求调整焦点。（We can offer red Line Laser Module with focus adjustable or fixed. Customer also can adjust the focus according various requirements.） 输出波长Output wavelength：635nm 650nm 660nm 输出功率Output power：635nm 0.5～30mw 650nm 0.5～200mw 660nm 0.5～300mw 工作电压Operating voltage：2.7~24V DC 工作电流Operating current：≤450mA 光束发散度Beam divergence：0.1～1.5mrad 出光张角Fan angle：10o～135o 光线直径Beam diameter：≤0.5mm ＠0.5m；≤1.0mm ＠3.0m；≤1.5mm ＠6.0m； 直线度Line degree：≤1.0mm ＠6.0m
光学透镜Optics：光学镀膜玻璃或塑胶透镜 尺寸Size：Φ8×25mm；Φ9×35mm；Φ11×37mm；Φ12×40mm；Φ16×55mm；Φ16×65mm；Φ16×80mm；Φ22×85mm；Φ26×110mm（可定制） 工作温度Operating temperature ：－10～75℃ 储存温度Storage temperature ：－40～85℃ 激光等级Laser classification：Ⅲb
半导体激光器的应用与分类
半导体激光器的应用与分类 半导体光发射器是电流注入型半导体PN结光发射器件，具有体积小、重量轻、直接调制、宽带宽，转换效率高、高可靠和易于集成等特点，被广泛应用。按照其发光特性，可分为激光二极管（又称半导体激光器或二极管激光器，Laser Diode，LD），通常光谱宽度不]于5nm（采取专门措施可不大于0.1nm）；发光二极管(Light Emitting Diode，LED)，光谱宽度一般不小于50nm；超辐射发光二极管(Superluminescent Dmde,SLD)，光谱宽度不大于5nm（采取专门措施可不大于0.1nm）；发光二极管（Light Emiltting，LED），光谱宽度一般不小于50nm；超辐射发光二极管（Superluminescent SLD），光谱宽度为30～50nm，本节重点介绍几种半导体激光器，钽电容简要介绍超辐射发光二极管。 半导体激光器的分类有多种方法。按波长分：中远红外激光器、近红外激光器、可见光激光器、紫外激光器等；按结构分：双异质结激光器、大光腔激光器、分布反馈激光器、垂直腔面发射激光器；按应用领域分：光通信激光器、光存储激光器、大功率泵浦激光器、引信用脉冲激光器等；按管心组合方式分：单管、阵列（线阵、面阵）；按注入电流工作方式分：脉冲、连续、准连续等。 LD主要技术摄技术指标有光功率、中心波长、光谱宽度、阈值电流、工作电流、工作电压、斜率效率和电光转换效率等。 半导体激光器的光功率是指在规定驱动电流条件下输出的光功率，该指标直接与工作电流对应，这体现了半导体激光器的电流驱动特性。如果是连续驱动条件，T491T336M004AT则输出功率就是连续光功率，如果是脉冲驱动条件，输出的光功率可用峰值功率或平均功率来衡量。hymsm%ddz 半导体激光器的中心波长是指激光器所发光谱曲线的中心点所对应的波长，通常用该指标来标称激光器的发光波长。光谱宽度是标志个导体激光器光谱纯度的一个指标，通常用光谱曲线半高度对应的光谱全宽来表示。 半导体激光器的光场是发散的而且是不对称的。在垂直PN结平面方向（快轴方向），发散角较大，通常在20°～45°之间；在平行PN结平面方向（慢轴方向），发散角较小，通常在6°～12°之间。由此可以看出，半导体二极管激光器的光场在空间分布呈椭圆形。
半导体激光器国家标准(二)
半导体激光器国家标准（二） 3.1.32 远场光强分布Far field intensity distribution 在距离远远大于激光光源瑞利长度的接收面上得到的光强分布。 3.1.33 近场光强分布Near field intensity distribution 激光器在输出腔面（AR面）上的光强分布。 3.1.34 近场非线性Near field non-linearity 热应力引起半导体激光器阵列或巴条中各个发光单元在垂直p-n结的方向上发生的位移，导致激光器阵列或巴条近场各个发光单元不在一条直线上，又称为"smile"效应。 3.1.35 偏振Polarization 半导体激光器是利用光波导效应将光场限制在有源区内，使光波沿着有源区层传播，并通过腔面输出，半导体激光器的偏振特性与电场和磁场两个空间变量有关，对于横向电场（TE）偏振光，只存在（Ey，Hx，Hz）三个分量，对于横向磁场（TM）偏振光，只存在（Ex，Ez，Hy）三个分量。半导体激光器偏振特性优劣通常用偏振度来表征，偏振度为两种偏振态的光功率差与光功率和的比值，通常以百分比表示。 3.1.36 热阻Thermal resistance 热量在热流路径上遇到的阻力，反映介质或介质间的传热能力的大小，激光器产生1W 热量所引起的温升大小，单位为℃/W或K/W。 3.1.37 波长-温度漂移Wavelength-temperature shift 半导体激光器稳定工作时，结温每升高1℃所引起的波长变化，单位是nm/K。 3.1.38 斜率效率Slope efficiency 激光器额定光功率的10％和90％对应的光功率差值△P与相应工作电流的差值△I的比值称为斜率效率。 3.1.39 光功率-电流曲线扭折Optical power-current curve kink 光功率-电流曲线上出现的非线性变化的拐点。扭折表征了光功率与工作电流的线性关系的优劣。 3.1.40 光输出饱和Optical output saturation 光输出饱和是指理想的线性响应光输出的跌落，表征激光器光输出效率下降。 3.1.41 FP腔Fabry-Perot cavity 以激光器两平行腔面((高反射面HR或部分反射面PR面))形成的具有光增益反馈作用的谐振腔。 3.1.42 分布反馈半导体激光器DFB distributed feed-back semiconductor laser 分布反馈是指激光器增益区材料具有特殊结构，可以形成周期性光反馈。具有这种结构的半导体激光器称为分布反馈半导体激光器。 3.1.43 分布布拉格反射式半导体激光器DBR Distributed bragg reflector semiconductor laser 分布布拉格反射镜（DBR）又称为光栅反射器，通常设于半导体激光器增益介质外部，对满足布拉格光栅选择条件的波长具有最大的反射率。具有该结构的半导体激光器称为分布布拉格反射式半导体激光器。 3.1.44 直接调制半导体激光器DML Direct modulation semiconductor laser 通过直接调制驱动电流来控制激光器工作方式的半导体激光器称为直接调制半导体激光器。 3.1.45 电吸收调制半导体激光器EML Electro-absorption modulation semiconductor laser 电吸收调制是利用外加电压对半导体材料能带结构的影响从而产生光吸收的原理，对单
医疗器械用红光点状光斑激光器
医疗器械用红光点状光斑激光器 主要用途： 激光打标机，激光雕刻机，激光内雕机，打标机——红光、红光指示器、红光指示灯、红光点状光斑激光器、打标机专用红光指示器、雕刻机专用红光指示灯、打标机指示激光器， 概述： 工业用红光系列激光器（点.一字线.十字线）可用在各种工业生产设备上，它能起辅助标线与定位作用，如：物料的切割，木工机械，包装机械，石材桥切机，轮胎定位及玻璃加工中的定位布料加工、焊接加工、PCB加工；机械制造中钣金加工，钢板划线定位；制衣业面料剪裁、对格与对条，裁床定位，电脑开袋机标线，绣花机生产过程中的定位；也用于设备安装及建筑装修中的定位，其中激光器激光定位器（红光定位灯）主要应用于核磁共振仪CT／X射线透视／C型臂X光机等医疗器械的激光准确物理定位激光病灶定位器，用来指示手术位置。用途十分广泛。F 红光系列激光器的安装机使用简单方便，可安装在使用机械的垂直或水平面上，提供一条可见的激光标线，使得在整个生产过程中有一条可见的零贰玖捌捌柒贰陆柒柒叁非接触的定位线指导操作过程。具有方便生产操作和提高生产效率的优点。激光线可在三维空间任意微调，已达到最佳使用效果 技术指标： 输出波长：635nm 650nm 660nm 输出功率：635nm 0.5~30mW 635nm 0.5~200 mW 635nm 0.5~300 mW 工作电压：2.7~24V DC 工作电流：≤450mA 光束发散度0.3~1.5mrad 光斑直径：Φ1mm 光学透镜：光学镀膜玻璃透镜或塑胶透镜 尺寸：Φ6.5×15mm；Φ8×22mm；Φ10×25mm；
Φ10×35mm；Φ12×36mm；Φ14×45mm； Φ16×55mm；Φ22×65mm；Φ22×80mm； Φ26×100mm（可定制） 工作温度：-10℃~75℃ 储存温度：-40℃~85℃ 激光等级：Ⅲb 总结： 本产品采用原装进口激光二极管，光学透镜。光斑清晰，发散度低，准直性好，体积小，工业适用性强。可调焦或固定焦距F
激光器光斑能量均匀化镜头设计
激光器光斑能量均匀化镜头设计 王建华 2008-4-7 1、 以厄米高斯光束为模型 由于入射光是采用的基模高斯光束，高斯光束的能量分布面密度为： 20202exp r E E ω?? -= ??? （1） 0ω为束腰半径（或入射光斑尺寸），r 为径向半径； 设光束输出能量为0 E ，则 20 020022exp r r E r E dr πω??-=? ??? ?22002021exp 2E r πωω? ???-=- ? ? ????? （2） 由高斯光束能量定义可知，当能量下降到中心的2 1 e 时即认为这时的光斑半径为高斯光 束的光束半径。所以 () 022 021E E e πω-=-。 在半径r 内的能量为： 022202()1exp 1In E r E r e ω-? ???-=- ? ? ?-???? （３） 设输出光斑的半径为R ，密度为σ，则能量为： 2()Out E R R πσ= 设输出、输入光斑比为k ，则输出光斑的均匀密度为： 22 E k σπω= （４） 由能量守恒()()In Out E r E R =可得： 1 1/2 2 02 20222002121exp 1exp 1E r r R k e ωπσωω-???? ????????--=-=- ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?-?????????? ? ? （５） 2、 光学设计 在这里采用几何光学以１：１光束均匀输出来进行整形，前组镜片来实现光束的坐标变化，后组实现光束的波前整形，其结构大致如图所示：
由式５可知，在确定其光斑的整形比及输入光斑的尺寸后，输出光斑的相应坐标便确定。例如入射高斯光斑为10mm，均匀整形比例为1：1，则入射、出入对应的光斑径向坐标为：
高速半导体激光器
从第22届IEEE国际半导体激光会议看高速半导体激光器的发展 发布：juli 时间:2011/3/28 13:46:04 阅读:855 黄永箴中科院半导体研究所光电子研究发展中心 当今世界光纤通信网络数据量每年约增加50%，为了应对带宽增加的需求，光纤通信骨干网上已采用了单一信道40 Gbit/s的密集波分复用(DWDM)技术，而单一波长100 Gbit/s的收发技术也开始提上日程。另一方面，光通信技术不断地往短距离数据传输领域拓展以应对数据中心和超级计算机数据传输量剧增的要求。目前，超级计算机已经发展到具有上万个处理器、上百个机柜的超级并行计算系统，并行处理使超级计算机系统性能提高速度高于摩尔定律，但所需的数据传输量极大，面临着提高数据传输和处理速率以及降低能耗的巨大压力。随着微电子器件尺度越来越小，集成度越来越高，芯片的计算功能已相当便宜，特别是随着特征尺寸的降低，芯片门延迟越来越低，但金属互连延迟越来越大，挑战已经从计算问题转移到数据传输问题。2010年7月，英特尔报道了在计算机内部使用光互连代替电互连的首个集成了激光器的硅基光电数据收发集成芯片，采用4个不同波长激光器的波分复用(WDM)技术实现50 Gbit/s的数据传输。人们迫切希望以光互连代替传统的金属互连，实现芯片间，甚至芯片上的光互连，提高信号传输的带宽，并降低能耗。类似于上世纪七、八十年代光纤通信进入长距离通信市场，目前一个光的革命正在计算系统中出现，一个超高性能的计算系统很快将需要高于百万条的光互连。 在上世纪九十年代具有超高灵敏度的相干光通信技术的研究曾受到很大的重视，但WDM和掺铒光纤放大器等技术的兴起使其受重视程度降低。但随着带宽增加的需要，高级调制格式的相干光通信技术已成为下一步继续提高干线光通信容量的主要技术。目前，DFB 半导体激光器与40 Gbit/s光调制器单片集成的发射芯片已达到规模应用的水平，而单一波长100Gbit/s的光通信技术已通过测试试验处于应用的前期阶段。载波相对相位变化的四相相对相移键控(DQPSK)等高级调制技术，相当于多进制的调制格式，能够以较低的码率实现更高的数据传输速度，从而有效地提高频谱利用率。除了相移键控技术外，人们还在研究利用其他各种参数包括偏振变化来传输信息，以进一步提高频谱利用效率。但在提高频谱利用效率的同时，DQPSK的光发射器及接收器都必须是具有调相功能的集成器件，器件结构复杂，制作工艺难度很大。相干接收系统利用本地激光与接收光信号叠加以测量光信号的相位变化，最后还对数据信号进行处理以提高灵敏度。相干光通信技术能够复兴，微电子数据处理芯片的成熟是一个必不可少的条件。另外，DQPSK等相移键控系统发射的信号光功率能保持常量，可以相对降低光纤非线性对传输信号的影响。 相对于长途干线采用复杂的高级调制技术以提高光通信系统容量，在短距离的光通信系统中，人们总希望利用结构简单的直接调制半导体激光器。半导体激光器的频率响应可以表示为： 其中为弛豫振荡频率，为与非线性增益相关的阻尼系数，