半导体激光器与光纤的耦合技术的研究国外早在上世纪80年代就开始[1],并且取得了很好的效果:1986年,H. Ueno和M. Toyama用单个平凸梯度折射率透镜将半导体激光器的光耦合进单模光纤,得到低于2db的耦合损耗[2]。1986年,Kenji Kawano使用一个球面透镜和两个自聚焦棒作为耦合系统,得到了3.0db的最大耦合效率[3]。7086
由于半导体激光器工业的快速发展,单个半导体激光器已经不能满足工业的需求,从而促使半导体激光器阵列的发展,光纤与半导体激光器阵列的研究也得到了快速深入的发展[4-6]。目前,国外半导体列阵光纤耦合模块技术己经发展的较为成熟,其中最典型的有:美国的太阳神(Apollo)公司已经生产了输出功率为1500W的光纤耦合模块,日本钢铁公司Yamaguchi提出的多棱镜阵列耦合方法,英国南安普顿大学光电研究中心Clack Son提出的双反射镜光纤耦合方法,德国夫朗和菲激光技术研究所基于阶梯反射镜光纤耦合方法,这些光纤半导体阵列耦合方法在社会工业中发挥重要的作用[1]。
国内在激光与光纤耦合方面的研究虽然起步较晚,但研究发展速度比较快,并且光纤耦合技术达到了国际领先地位。
焦明星、张书练对光纤的端面进行处理,将光纤的端面由平面变为锥角为118°的圆锥面,再与激光器直接耦合,得到光纤耦合效率高于50%[7]。
长春理工大学将光纤的端面由平面变为割角为8.67°的楔形端面,得到耦合效率为75%;将光纤的端面研磨成双曲面,得到光纤耦合效率为80%[8]。
浙江大学将光纤的端面研磨成抛物面(conic=-1),得到光纤的耦合效率为85.2%[9]。
魏荣、王育竹采用伽利略望远镜对激光先进行扩束,再汇聚,最后把光耦合进单模光纤中,最终测得系统的耦合效率达到70%[10]。
目前,在光纤与半导体激光器阵列耦合技术上,国内也做了深入的研究[18-20]。其中:对于一文半导体激光阵列,长春理工大学采取柱透镜的方法,当各个光学元件的相对位置精确时,得到系统的耦合效率为78%[1]。
对于二文阵列半导体激光器的研究,北京工业大学朱林泉、朱江淼在2005时使用德国LIMO公司的两块微柱面透镜阵列对其进行光纤耦合,最终系统耦合效率为70%
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