半导体激光光束准直系统设计

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

基于Zemax的半导体激光准直和整形设计

作者：陆兵兵

来源：《科技视界》2015年第17期

【摘 要】通过对半导体激光光束特性进行分析，依据费马原理和非球面方程理论，对半导体激光准直系统进行数学建模，设计了利用两片式非球面透镜准直系统，并在zemax软件中进行了仿真，最后完成指标，具有良好的效果。 【关键词】Zemax；准直；非球面 0 引言

半导体激光器因其体积小、重量轻、阈值电流低等特点已被广泛应用于材料加工、激光通信、信号处理、医疗、军事等相关领域。但由于半导体激光有源层在横向和侧向的尺寸不一样，导致出射光束发散角较大且不均匀，严重影响了能量的传播和后续的测量过程。一般常用的激光准直的方法有圆柱透镜法、非球面柱镜法、光纤耦合法、渐变折射率透镜法和液体透镜法等。本文主要介绍利用两片非球面柱透镜的方法进行激光准直，并在zamax软件中进行仿真，同时提出一种对点光源整形为线光源的方法。 1 半导体激光光束特性

半导体激光的发光原理是基于受激光发射，满足粒子数翻转和阈值条件，模式可分为空间

桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 摘要

半导体激光器

摘 要

这篇文章综述了半导体激光器的工作原理，并对其工作原理进行讨论。自1964年初以来，人们加大了半导体激光器的研究度。目前有关于砷化镓半导体激光器的最先进技术已经有所进展。

自从1962年首次在砷化镓中发现受激激发光子的现象后，使得半导体激光器领域取得了相当大的进步。现已存在由不同材料制成的各种各样的激光器。激光光波长的范围已经从可见光扩展到紫外线和红外线。紫外线和红外线是光谱中可见光波长两端之外的波长。已经可以利用的有以下几种泵浦源，如：P-N结，电子注入，光泵浦，雪崩注入。

本文将探讨半导体激光器的工作原理。为了使该探讨具有完整性，半导体激光器的工作原理也会涉及到。早期的工作，追随到1964年二月，在早期的报纸上已经发表了多种关于激光器原理的文章，例如，G.Burns 的《 P-N结激光器》和当今的作者（代表有BN）的文章。因此，本文将只浅显地涉及到有关于半导体激光器的早期工作、近期发展的主要方向和目前的最新水平。其它有关于半导体激光器工作原理的文章在文献[11]至[14]中出现。

西安工业大学北方信息工程学院

毕业设计(论文)

题目：半导体激光器温控系统的硬件设计

系 别： 光电信息系 专 业： 光电信息工程 班 级： B100104 姓 名： 李 斌 学 号： B10010409 导 师： 胡小英

2014年 5月7日

毕业设计（论文）任务书

院（系） 光电信息系专业 光电信息工程班 B100104姓名 李斌学号B10010409 1.毕业设计（论文）题目： 半导体激光器温控系统的硬件设计 2.题目背景和意义：信息技术正在深刻的影响着国民经济和国防建设的各个领域。半导体激光器由于转换效率高、体积小、重量轻、易于调制和具有很强的集成能力等优点，使其在光谱、相干通信、激光雷达、医疗等领域得到广泛的应用。但是，半导体激光器本身存在着问题，在半导体激光器中微小的电流和温度变化将导致半导体激光器输出功率的波动。因而，半导体激光器的稳恒控制的意义非常重要。稳恒控制主要包括恒电流控制、恒温控制以及恒功率控制。恒温控制是稳恒控制中很重要的一个环节。例如，在密集波分复用（DW

半导体量子阱激光器

摘要：随着社会的进步和科学技术的发展,人们对信息服务的需求越来越大,社会的运作和发展对信息的依赖性越来越强。智能光网络(ASON)、光纤到户(FTI,H)、密集波分复用(DWDM)等光通信技术是以后信息技术发展的最有前景的技术,光通信将向着超高速、大容量、智能化、低成本、高可靠性的新一代的光通信技术迈进。半导体激光器是重要的光通信器件,而量子阱激光器以其较低的阂值电流为优势,吸引人们去研究和优化。

1 引言

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，较常规激光器而言，产生激光的具体过程比较特殊。

半导体激光器工作物质的种类有砷化镓（GaAs）、硫化镉（CdS）、磷化铟(InP)、硫化锌(ZnS)等。工作物质的结构也可分为同质结、单异质结、双异质结等几种。其从激励方式上来说，则又有电注入、电子束激励和光泵浦三种。总之，我们根据诸如光纤等具体应用的特定需求，可根据以上分类方法量身定制激光器。

半导体激光器具有许多突出的优点：半导体激光器体积小、重量轻、可靠性高、转换效率高、功耗低、驱动电源简单、能直接调制、 结构简单、价格低廉、使用安全、覆盖波段范围广、使用寿命长、易集成等。其应用领域非常广泛，

半导体激光器的扁平封装——一种高功率光纤耦合半导体激光器的封装技术

2005/2/18/15:10来源：众望达技术 作者：郑鸿章 摘要

最近几年来，高功率半导体激光器越来越多地为许多应用而生产， 如直接的材料处理、光纤激光和放大器泵浦、自由空间光通讯、印刷和医疗等。这些首要归功于激光器结构设计、半导体材料和可靠的封装技术的发展。特别是，半导体激光器的封装使得激光器件能获得高墙插效率，提高稳定性能并节省使用者的使用成本。尽管最近几年来获得的种种进展， 但封装、

测试及可靠性等依然占据光纤耦合输出的半导体激光器的大量成本。我们开发的新半导体激光耦合设计和工艺使得低成本、高可靠性的半导体光纤激光器耦合变成可能，同时也使得可以使用自动化大批量的机器封装。

本文里，我们献上一种小侧面尺寸、非制冷的单反射阵面、高功率输出的半导体封装技术。这里讨论这款小尺寸、小侧面尺寸、高亮度、4w、100um 、0.15NA 光纤输出的半导体激光器的平板式光学封装的细化的设计信息、热建模和可靠性数据以及这种独特的封装技术在非制冷环境中具有的良好热性能和可靠性能。所有的封装过程是在无流体环境中进行的。这种无胶的密封封装，使得激光器的运行可靠性很高；此外， 使用材料和

g; F: V4 K5 f2 ]/ n5 搞要3 ?3 V/ a/ B. \\0 M

本文对集成电路芯片厂中的大宗气体系统的设计过程作了概括性的描述，对当前气体设计技术及其发展方向作了探讨，同时结合自己对多个FAB厂房的设计经验提出了设计中值得注意的问题和解决方案。

This paper introduces a general design process for Bulk Gas System in FAB.Current gas design technology and its development direction are also discussed.Based on the author抯 experience in FAB design,several potential problems in design and relevant solutions are issued.

1995年，美国半导体工业协会（SIA）在一份报告中预言：\中国将在10-15年内成为世界最大的半导体市场\。随着中国经济的增长和信息产业的发展，进入21世纪的中国半导体产业市场仍将保持20%以上的高速增长态势，中国有望在下一个十年成为仅次

Laser & Semiconductor Light Source

Email: xmliu65@9b5eed23763231126edb11b9

QQ: 29667536刘显明

提到激光时脑海中的第一印象？

什么是激光？

LASER：

L ight A mplification by S timulated E mission of

R adiation

激光：

受激辐射光放大

镭射：LASER 的音译

在我国曾被翻译成“莱塞”、“光激射器”、“光受激辐射

放大器”等。1964年，钱学森院士提议取名“激光”，既反映“受激辐射”的科学内涵，又表明它是一种很强烈的新光源，贴切、传神而又简洁，得到我国科学界的一致认同并沿用至今。

激光的历史和发展现状 原子物理基础

激光原理

激光的特性

LIGHT

20世纪前

微粒说：以经典方式运动着的微小粒子，牛顿；

波动说：以一定方式沿空间传输的波动过程，惠更斯；

电磁场理论、麦克斯韦方程组

20世纪初，出现了黑体辐射、原子线状光谱、光电效应、光化学反应和康普顿散射等实验现象，这些涉及到光与物质相互作用时能量与动量交换特征的就无法用当时的经典理论来解释。

19世纪的科学家们进行了关于电磁波的卓越的研究

1905年爱因斯坦提出了光量子和光电效应的概念

半导体激光器LD恒流源驱动电路的设计与实验

这款半导体激光器的恒流源驱动电路，是根据实际的项目需求进行设计的。项目要求是半导体激光器得根据探测距离，能改变输出光功率，这就要求半导体激光器的驱动电路输出的电流是可调的，这样现阶段几种半导体激光器驱动电路中只有恒流源驱动电路可以做到这一点，实现这种功能是通过改变恒流源电路的基准电压而实现的。进行恒流源驱动电路的设计的方法是在先仿真的基础上进行的，项目所需要的恒流源驱动电路的设计参数是恒流源输出电流是0-1A可调。 1 恒流源软件仿真

为精确仿真出结果，为以后的设计提供理论依据，选用的电路仿真软件是NI公司的Multisim10软件，该款软件经历几代的发展，功能不断的完善，其数据库包含常用的所有元器件，能进行模拟电路的仿真、数字电路的仿真，其仿真结果的准确性高，能为设计提供设计依据。

恒流源仿真结果

恒流源仿真电路选取了单电源供电的集成运放LM2900N、功率管IRF540、供电的电源电压是9V，为测量电路输出的电流，将万用表调整到电流档串联到电路中进行测量，以上图可见、设计的电路是很简单的。集成运放U2B的作用是将采样电阻所测得电压反馈回输入端，通过集成运放U2A与输入端的基准电压进行比较。恒流

本科毕业论文

题 目：半导体激光器的原理及应用 院 （部）： 理学院 专 业： 光信息科学与技术 班 级： 光信071 姓 名： 张士奎 学 号： 2007121115 指导教师： 张宁玉

完成日期： 2010年10月21日

山东建筑大学毕业论文

目录

摘要·····························································II ABSTRACT·························································IV 1前言·····························································1

1.1光纤传感器技术及发展··········································1

2光纤传感器的发展历程········································3

2.1光纤传感器的发展简史········································3 2.2光纤传感器的原理及组成········

鲍威尔棱镜Zemax建模方法与激光光束整形的应用

在激光整型技术方面，1965年，Fridden发表了第一篇无损耗激光整型技术，其利用几何的方法将单模的高斯光束整型为均匀光束。近年來，线形激光光束整型的文献日益增多。1986年，日本人Nakamura使用复杂的旋转反射面机构使出射光束为线形分布。1989年，Powell设计了一个单透镜，藉由控制曲率半径及锥形系数(Conic constant)，可以使圆形的激光光束整形为均匀的线形光束。此后，Powell在1996年发表了可以将激光光束整形为D型光束的光学元件。1994年，Frady由Powell的概念，发觉Powell透镜难以使用在固态激光上，设计了非对称的单透镜组件，在两垂直轴的曲率半径及锥形系数不相同，此组件可用在非圆形入射的激光光源，将光源整形为均匀线形光源，但缺点为在不易对位(Alignment)且制作复杂。

鲍威尔棱镜（Powell Lenses）是一种光学划线棱镜（非球面柱面镜），它使激光束通过后可以最优化地划成光密度均匀、稳定性好、直线性好的一条直线。鲍威尔棱镜划线优于柱面透镜的划线模式，能消除高斯光束的中心热点和褪色边缘分布。当约1mm的准直激光光束打到鲍威尔棱镜的棱上时，如