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2021-09-18 09:36 |
由柱面透校正像散半导体激光光束
案例574(1.0) D\L!F6taS 由柱面透校正像散半导体激光光束 ol!86rky 作者:Daniel Asoubar(LightTrans) H;vZm[\0N- 相关文件:Sc567 T@+ClZi 需求:VirtualLab™5.11.1–基本工具箱 * UcjQ 许可证:CC-BY-SA 3.0 [$:,-Q @ &a~=b, 1. 摘要 Zy$L rr! 1) 这个案例显示了使用球面准直透镜和一个柱面透镜对“边缘发射”(“edge-emitting”)半导体激光器产生的高斯光束进行像散矫正。 D(Ix!G/ 2) 参数优化(parametric optimization)用于找到最优的柱面透镜焦距来减小光束像散。 G\Hq/4 3) 由于准直透镜的光束剪切,优化后的系统的波动光学分析显示有旁瓣(side-lob)。 4!%]fg}Um i*tv,f.( 2. 半导体激光器的像散 6OUvrfC(H 1) 通常由“边缘发射”(“edge-emitting”)半导体激光器发出的光是像散,这意味着在x-z-平面和y-z-平面高斯光束的腰位置并不在同一轴向位置z。像散的幅度由距离p决定。 Cyk s 2) 此外由于激光半导体中有源层的形状,光束在x和y方向具有不同的发散角。在此例子中,我们假设:Θ𝑥<Θ𝑦,意味着x方向是光束的慢轴且y方向是光束的快轴. _\AUQ{ L4974E?S ?9?4p@ 3. 像散补偿 H:}}t]E 1) 像散可以由准直透镜和一个柱面透镜补偿。 }Jxq'B 2) 此外,这个装置在x和y方向上对光束进行准直,这样最终的发散角在两个方向上是相等的。 a+(j?_FyI r%MyR8'k] 4. 半导体激光像散的建模 =:K@zlO: 8]*Q79 假设折射率波导(index-guided)半导体激光器有很高的光束质量,这意味着光源可以由一个简单的基模厄米(Hermite)高斯模式模拟。 wa?+qiWnrl 请注意VirtualLab也可以模拟多模或高阶半导体激光器。详情请查看Scenario567。 `ut)+T V 在本例中,半发散角度(1/e2)是:Θ𝑥=6.5°和Θ𝑦=26.5° ?MZ:_'2p 单色源的波长为670nm。 LD.Ck6@ 像散的大小p可以由y和x平面之间的 “偏移”(Offset)这个参数定义。在我们的例子中是-10um,对折射率波导 E`E'<"{Yd #
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HWtPLlNt 图1 )+GX<2_ 下图显示了由激光二极管发出的像散波前。 u~Lu<3v S:97B\u`
图2 .ev\M0Dt 5. 准直透镜孔径的光束剪切 1M+Zkak7p 1) 由于半导体激光光束有很大的发散角,准直透镜必须放在二极管前面的几毫米之内。通常透镜数值孔径小于Θ𝑦,并且透镜孔径在y方向剪切或截趾了光束。这种剪切影响光束的衍射特性,所以“旁瓣”(”side-lob”)出现在光束的远场图案中。因此,光束传播不能仅用简单的高斯传播技术。更一般的衍射积分,像平面波的角谱(SPW)方法在VirtualLab中用来确保自由空间中的光束的严格传播。 ZrcPgcF 2) 在我们的示例中,球面准直透镜的数值孔径是: [t}):}~F| NA=0.37 :uR>UDlPX 并且焦距 9/46%=& | |