波前分割DOE阵列半导体激光器光束的品字形整形
半导体激光器 原理
半导体激光器原理
半导体激光器是一种基于半导体材料的激光发射装置。
它通过电流注入半导体材料中的活性层，使其产生载流子（电子和空穴）重组的过程中释放出光子。
以下是半导体激光器的基本原理：
1. P-N结构：半导体激光器通常采用P-N结构，其中P区域富含正电荷，N区域富含负电荷。
2. 电流注入：当电流从P区域注入到N区域时，电子和空穴
会在活性层中重组，形成激子（激发态）。
3. 激子衰减：激子会因为与晶格的相互作用而损失能量，进而衰减为基态激子。
4. 辐射复合：基态激子最终与活性层中的空穴重新结合，释放出光子。
这个过程称为辐射复合。
5. 光放大：光子通过多次反射在激光腔中来回传播，与活性层中的激子相互作用，不断放大。
6. 反射镜：激光腔两端分别放置高反射镜和透明窗口，高反射镜可以增加内部光子的反射使其在腔内传播，透明窗口允许激光通过。
7. 激光输出：当达到一定放大程度时，激光在透明窗口处逃逸，形成激光输出。
通过控制电流注入和激光腔的结构设计，可以调节半导体激光器的发射波长、功率等参数，以满足不同应用领域的要求。
光束整形方式的原理和应用
光束整形方式的原理和应用1. 引言光束整形是一种常用的光学技术，主要用于控制光束的形状、尺寸和分布。
本文将介绍光束整形的原理和在不同领域中的应用。
2. 光束整形的原理光束整形主要通过光学器件来改变光束的传播特性。
以下是几种常用的光束整形方式：•透镜整形：透镜是用于集束和发散光束的常见光学器件。
凸透镜可用于集束光束，使其变得更加聚焦和密集。
凹透镜则可用于发散光束，使其变得更加散开和扩散。
•掩膜整形：掩膜是一种具有特定孔径和形状的光学器件。
通过选择不同形状和大小的孔径，可以控制光束的形状和尺寸。
•光栅整形：光栅是一种光学器件，具有具有一系列平行的条纹或孔径的结构。
光栅通过衍射和干涉的原理，可以对光束的相位和振幅进行调整，从而改变光束的形状和分布。
3. 光束整形的应用光束整形在许多领域中都有广泛的应用。
以下是几个常见的应用领域：3.1 激光加工光束整形在激光加工中起着关键作用。
通过调整光束的形状和分布，可以实现对材料的精确加工和切割。
例如，使用透镜整形可以将光束聚焦到非常小的区域，提高加工的精度和效率。
3.2 光通信光束整形在光通信中也扮演着重要角色。
通过控制光束的形状和分布，可以优化光信号的传输和接收效果。
例如，使用掩膜整形可以调整光束的角度和方向，减少光信号的衰减和失真。
3.3 医学影像在医学影像领域，光束整形可以用于改善医学图像的质量和清晰度。
通过调整光束的聚焦和散射特性，可以获得更准确的医学影像结果。
特别是在激光扫描显微镜和光学相干断层扫描成像等高分辨率成像技术中，光束整形起着至关重要的作用。
3.4 激光打印光束整形也被广泛应用于激光打印技术中。
通过控制光束的形状和强度分布，可以实现对打印质量和速度的优化。
例如，使用光栅整形可以调整激光束的相位和振幅，从而实现高分辨率的激光打印效果。
4. 结论光束整形是一种重要的光学技术，它可以改变光束的形状、尺寸和分布。
在激光加工、光通信、医学影像和激光打印等领域中，光束整形都发挥着关键作用。
半导体激光器分类
半导体激光器分类半导体激光器是一种利用半导体材料发射激光的器件，广泛应用于通信、医疗、材料加工等领域。
根据工作原理和结构特点的不同，半导体激光器可以分为多种类型。
一种常见的分类方法是按照激光器的发射波长来划分。
根据波长的不同，可以将半导体激光器分为红外激光器、可见光激光器和紫外激光器。
红外激光器的波长范围通常在850纳米以上，可见光激光器的波长范围在400-700纳米之间，而紫外激光器则在400纳米以下。
不同波长的激光器在应用中具有各自的优势，红外激光器常用于光通信和激光雷达，可见光激光器常用于显示技术和医疗美容，紫外激光器则常用于半导体制造和科学研究领域。
另一种常见的分类方法是按照激光器的结构来划分。
半导体激光器的结构多样，常见的包括边发射激光器、面发射激光器和垂直腔面发射激光器。
边发射激光器是最早出现的半导体激光器，其激光沿着半导体材料的边缘传播。
面发射激光器则通过在半导体材料表面刻蚀出反射镜结构来实现激光输出。
垂直腔面发射激光器是一种结构复杂但性能优越的半导体激光器，其激光从器件的顶部垂直发射，具有较高的功率和较窄的光谱宽度。
半导体激光器还可以根据工作方式来分类。
常见的工作方式包括连续波激光器和脉冲激光器。
连续波激光器持续不断地输出激光，适用于需要稳定输出功率的应用，如医疗激光手术和材料加工。
脉冲激光器则以脉冲的形式输出激光，适用于需要高峰值功率的应用，如激光雷达和激光打印。
总的来说，半导体激光器是一种功能强大、应用广泛的光电器件，不同类型的半导体激光器在波长、结构和工作方式上各有特点，可以根据具体应用需求选择合适的类型。
随着科技的不断发展，半导体激光器将在更多领域展现出其独特的优势，为人类生活和工作带来更多便利和可能。
matlab 光束整形
matlab 光束整形光束整形是一种重要的光学技术，在许多应用领域都有广泛的应用。
光束整形的目的是将光束的形状和特性进行调整，使其更适合特定的应用需求。
在本文中，将介绍光束整形的基本原理和常见的方法。
光束整形的基本原理是通过光学元件对光束进行调整和控制。
光束整形可以改变光束的空间分布、强度分布和相位分布等特性，从而实现对光束的控制。
光束整形的目的有很多，比如改变光束的形状、聚焦光束、扩展光束、调整光束的方向等。
常见的光束整形方法包括透镜、棱镜、光栅和空间光调制器等。
透镜是最常见的光束整形元件，它可以通过改变透镜的曲率和厚度来调整光束的聚焦和扩展。
棱镜可以通过折射和反射来改变光束的方向和形状。
光栅是一种具有周期性结构的光学元件，可以通过衍射来调整光束的强度和相位分布。
空间光调制器是一种可以改变光束相位的元件，可以实现光束的调制和控制。
光束整形在许多领域都有广泛的应用。
在激光加工中，光束整形可以实现对激光束的聚焦和扩展，从而实现对材料的切割、焊接和打孔等加工过程的控制。
在光通信中，光束整形可以实现对光信号的调制和解调，从而实现高速光通信系统的传输和接收。
在成像领域，光束整形可以实现对光束的聚焦和调整，从而实现高分辨率和高清晰度的图像获取。
光束整形的研究和发展在近年来取得了很大的进展。
随着光学材料和制备技术的不断提高，光束整形的元件和方法也得到了不断的改进和创新。
例如，利用新型材料和光学结构设计，可以实现更高效的光束整形效果。
同时，利用计算机模拟和优化算法，可以对光束整形进行精确的设计和优化。
光束整形是一种重要的光学技术，可以实现对光束的形状和特性的调整和控制。
光束整形的方法有很多种，包括透镜、棱镜、光栅和空间光调制器等。
光束整形在激光加工、光通信和成像等领域都有广泛的应用。
随着光学材料和制备技术的不断发展，光束整形的研究和应用也将得到进一步的推进。
相信在未来，光束整形将继续发挥重要的作用，为各个领域的光学应用提供更好的解决方案。
23模式性质
Hm- 1(x) =
(-
1)m-
1 exp(x2
)
d m- 1 d xm- 1
exp(-
x2 )
H0 (x) = 1 H1(x) = 2x H2 (x) = 4x2 - 2
解为:
Eyms= NmsHm- 1( 2x/ x)Hs- 1( 2y/ y)exp[- (x/ x)2 - (y/ y)2]
1. 各向同性、无源媒质中的波动方程
汛 E= - ?B ?t
汛 汛 E = - ? (汛 B) ?t
蜒( ?E ) ? 2 E
-
抖 (m
D)
抖t
t
炎 D = 炎 (e E ) = 炎e E + e炎 E = 0
炎 E = - ? e ?E e
2019/1/13
5
? 2E
炎e E
?(
)
e
对于均匀介质或
?Ez 抖y
? Ey z
=
-
i wm H x
?Ex 抖z ?Ey 抖x
? Ez x
=
-
i wm H y
? Ex = z
-
i wm H z
2019/1/137 Nhomakorabea汛 H = ? D = i we E ?t
E = Re[ E 0 ( x , y )e -i b ez iw t ] ? ? iw ?t ? ? ib ?z
?2E
me ? t2 矢量波动方程 ? e ? 0 的简谐场
e
? 2 E k2 E = 0 k2 = w2me
在直角坐标系中 ,任一场分量满足
? 2j k2j = 0
2. 波导方程式
2019/1/13
激光光束的整形技术_林勇
·综合评述·激光光束的整形技术林 勇,胡家升(大连理工大学电子与信息工程学院,大连 116024)提要:本文简要概括了激光光束整形技术的发展和研究现状。
就几种典型的光束整形技术,如非球面透镜组整形、微透镜阵列整形、衍射光学元件整形、双折射透镜组整形、液晶空间光调制器和圆锥镜等整形技术作了分类评述和讨论。
介绍了各种整形的技术特点和实现方法,指出了这些整形技术尚待解决的一些问题,并展望了它们的可能应用领域和发展前景。
关键词:光束整形;高斯光束;强度分布均匀化,长焦深中图分类号:TN248.1 文献标识码:A 文章编号:0253-2743(2008)06-0001-04Laser beam shaping techniquesLIN Yong ,HU Jia -sheng(S c hool of Electronics and Information Engineering ,D alian Univers ity of Technol ogy ,Dalian 116024,China )Abs tract :The development and the pres ent s tat us of laser beam s haping are summarized in this paper .Several t ypical techniques ,including the aspheric l ens -es ,the lenslet array ,the diffractive optical elements ,the birefringent l enses ,the liquid crystal spatial light modulator and the axicon ,are commentated .The characteristic and realization of each method is introduced ,existing proble ms in us e are dis cuss ed ,and pros pects are predicted .K ey words :beam shaping ;Gauss ian beam ;intensit y distri bution uniformization ;l ong focal depth收稿日期:2008-10-25作者简介:林勇(1976-),男,黑龙江七台河人,博士研宄生,主要从事衍射光学元件设计与应用方面的研究。
半导体激光器工作原理及基本结构
半导体激光器工作原理及基本结构半导体激光器的工作原理基于半导体材料的特性，其中最常用的半导体材料是GaN（氮化镓）和InP（磷化铟）。
半导体材料具有能带结构，其中分为价带和导带，两者之间存在能隙。
半导体激光器的工作过程可以分为四个阶段：注入，增益，反射和放大四个阶段。
首先，在注入阶段，通过在半导体材料中注入电流，通过材料的pn结构（即正、负电荷结合处），将电能转化为光子能量。
当电流通过pn结时，少数载流子会发生非辐射复合，而将注入能量转化为辐射。
这样的辐射称为自发辐射，由于处于不同能级的自发辐射光子具有不同的能量，因此在材料内产生了广谱光。
然后，在增益阶段，通过在半导体材料中注入的电流产生的自发辐射激发其他低能级载流子跃迁至高能级，从而产生与自发辐射频率相同的发光。
这样的光激发又引起更多的载流子跃迁，从而产生更多的光。
接下来，在反射阶段，材料中的部分光线被镜子或材料边界反射回来，并在材料内产生多次反射。
这样的反射使得光线在材料中来回传播，被放大和修饰，最终会跳出材料表面形成激光光束。
最后，在放大阶段，光线在材料中被放大并形成激光光束。
这是由于在材料中增益和反射过程的互相作用，使得较强的光比弱的光更容易增益。
这种互相作用被称为光放大，产生了一束相干和同相的光。
活性层是半导体激光器中放置半导体材料的地方，通常是由GaN、InP等材料制成的多量子阱。
活性层是激发载流子跃迁并产生光放大的地方。
波导是半导体激光器中用于引导光线传输的层。
它包括一个高折射率材料和一个低折射率材料的组合。
高折射率材料用于引导光线传播，在这个材料中，光线是由较低折射率的材料所包围。
这种结构使得光线被有效地限制在波导层内，从而增加了激光输出功率。
巴楔层是半导体激光器中的一种辅助结构，用于减少光线的反射损耗。
它通常位于反射镜和波导层之间，可以提高光的反射率，使得更多的光线在材料中进行多次反射，从而增强了激光放大。
综上所述，半导体激光器的工作原理是通过注入电流，使得高能级载流子通过自发辐射和受激辐射跃迁至低能级，产生发光，然后通过反射和放大过程形成激光光束。
半导体激光器基本结构PPT课件
发光二极管(LED)的工作原理与激光器(LD)有所 不同，LD发射的是受激辐射光，LED发射的是自发辐 射光。LED的结构和LD相似，大多是采用双异质结 (DH)结构，把有源层夹在P型和N型限制层中间，不 同的是LED不需要光学谐振腔，没有阈值。发光二极管 有两种类型：一类是正面发光型LED，另一类是侧面发 光型LED，其结构示于图。和正面发光型LED相比，侧 面发光型LED驱动电流较大，输出光功率较小，但由于 光束辐射角较小，与光纤的耦合效率较高，因而入纤光 功率比正面发光型LED大。
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半导体激光器的主要特性 1. 发射波长和光谱特性 半导体激光器的发射波长取决于导带的电子跃迁到价带时所释放的能
量，这个能量近似等于禁带宽度Eg(eV)，由式(3.1)得到 h f=Eg
式中，f=c/λ，f (Hz)和λ(μm)分别为发射光的频率和波长，c=3×108 m/s为光速，h=6.628×10－34 J·s为普朗克常数，1 eV=1.6×10-19 J，
测器称为光电二极管。光电二极管(PD)把光信号转换为 电信号的功能，是由半导体PN结的光电效应实现的。
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PIN光电二极管
由于PN结耗尽层只有几微米，大部分入射光被中性 区吸收，因而光电转换效率低，响应速度慢。为改善器件 的特性，在PN结中间设置一层掺杂浓度很低的本征半导 体(称为I)，这种结构便是常用的PIN光电二极管。
受激辐射。当光通过这种物质时，光强按指数衰减，这种
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如果N2>N1，即受激辐射大于受激吸收，当光
通过这种物质时，会产生放大作用，这种物质称为激
活物质。N2>N1的分布和正常状态(N1>N2)的分布
相反，所以称为粒子(电子)数反转分布。
半导体激光器
这种激光器发光效率更高，电 流阈值更小，出射光单色性更好。
导带
E3C E2C E1C
ΔEC
垂直于有源层方向上运动的载
hv
流子动能可量子化成分立的能级， Eg(GaAlAs) 这类似于一维势阱的量子力学问题，
Eg(GaAs)
因而这类激光器叫做量子阱激光器。
E1V E2V
E3V 价带
E1V E2V
ΔEV
1964诺贝尔物理学奖
• N.G.巴索夫
• 用于产生激光 光束的振荡器 和放大器的研 究工作
半导体激光器研究前沿
夹于宽带隙半导体（如GaAlAs）中间的窄带隙半导体 （如GaAs）起着载流子（电子和空穴）陷阱的作用，一般的 半导体激光器其厚度约为100～200nm，但随着有源层厚度的 减小，如5～10nm，载流子在垂直于有源层方向上出现量子 效应，即出现量子化分立能级，称之为量子阱激光器。
半导体激光器是以直接带隙半导体材料构成的PN结 或PIN结为工作物质的一种小型化激光器。其工作原理 是受激辐射，利用半导体物质在能带间跃迁发光，用半 导体晶体的解理面形成两个平行反射镜面作为反射镜， 组成谐振腔，使光振荡、反馈、产生光的辐射放大，输 出激光。
半导体激光工作物质有几十种，目前已制成激光器 的半导体材料有砷化稼（GaAs）、砷化铟（InAs）、氮 化镓（GaN）、锑化铟（InSb）、硫化镉（Cds）、蹄 化镉（CdTe）、硒化铅（PbSe）、啼化铅（PhTe）、 铝镓砷（A1xGaAs）、铟磷砷（In-PxAs）等。
增益区的导带有大量的电子，价带大量是空穴，在电子 和空穴扩散过程中，导带的电子可以跃迁到价带和空穴复合， 产生自发辐射光。这种光发射的范围宽、不集中、效率低。 要真正实现粒子数反转以发射激光，必须对载流子及发射光 施加附加的限制——异质结的引入。
光束整形 衍射光学
光束整形衍射光学
光束整形是一种光学技术，旨在控制光束的形状和特性，以满
足特定的实验或应用需求。
这项技术在许多领域都有广泛的应用，
包括激光加工、光通信、医学成像等。
光束整形可以通过使用透镜、光栅、偏振器等光学元件来实现。
在衍射光学中，光束整形通常涉及到对光束的衍射效应进行控
制和利用。
衍射是光线遇到障碍物或通过狭缝时发生的现象，它使
光线发生弯曲和扩散。
通过精心设计的光束整形器件，可以控制衍
射效应，使光束的形状和传播特性得到精确的调控。
这对于一些需
要特定光束形状的应用来说非常重要，比如在激光打印、激光切割
等领域。
衍射光学还涉及到衍射光栅、衍射透镜等光学元件的设计和应用。
这些元件可以通过衍射效应来实现光束整形，从而实现对光束
的精确控制。
衍射光学的发展也推动了光学成像技术的进步，例如
在天文学领域的望远镜设计中，衍射光学的原理被广泛应用。
总的来说，光束整形和衍射光学是光学领域中非常重要的技术
和原理，它们在许多领域都发挥着关键作用，促进了光学技术的发
展和应用。
通过对光束整形和衍射光学的深入研究和应用，我们可以更好地理解光的特性，实现更多创新的光学器件和技术应用。
半导体激光器工作原理及基本结构
半导体激光器工作原理及基本结构一、工作原理1.荷豆模型在半导体材料中，价带中的电子和导带中的空穴之间存在禁带。
当在半导体材料中施加电压时，使得导带的电子与价带的空穴之间发生复合，释放出能量。
这些能量释放的过程称为辐射复合，可以产生光子。
2.PN结PN结由P型材料和N型材料构成。
当外加正向偏压时，电子从N区向P区移动，空穴从P区向N区移动。
当电子与空穴发生复合时，会释放能量并产生光子。
这个过程叫做受激辐射。
3. 双异质结狭缝结Laser腔双异质结狭缝结Laser腔是半导体激光器中的关键部分。
它由N型半导体、无掺杂半导体和P型半导体构成。
在P区和N区之间有一个高折射率的无掺杂材料，形成光学腔。
当电流通过激光器时，光子在光学腔中来回多次反射，产生受激辐射，形成激光。
二、基本结构1.顶部光输出窗口顶部光输出窗口是半导体激光器的光输出口，通常由透明的材料制成，如薄膜或外延层。
光通过这个窗口从激光器中输出。
2.激光腔激光腔由双异质结狭缝结Laser腔和P-N结构构成。
当电流通过激光器时，光子在激光腔中来回反射，形成激光。
3.P-N结P-N结由P型半导体和N型半导体构成。
当电流通过P-N结时，激活材料中的电子和空穴，使它们受到激发并产生光子。
4.底部反射镜底部反射镜是反射激光的组件。
它通常由金属反射镜或布拉格反射镜构成，用于增强激光的反射。
除了这些基本结构外，半导体激光器通常还包括P-N结电极、N阳极和P阴极等组件，用于正向偏压激活P-N结并控制电流流动。
总结起来，半导体激光器的工作原理是基于半导体材料的光电特性和电子激发，通过PN结和双异质结狭缝结Laser腔的相互作用来产生激光。
其基本结构包括顶部光输出窗口、激光腔、P-N结和底部反射镜。
半导体激光器具有技术成熟、小型化、高效率和易于集成等优点，是现代光子学和信息技术中不可或缺的重要器件。
半导体激光器发光原理及工作原理
半导体激光器发光原理及工作原理激光器是一种将电能或光能转化为激光光能的装置。
半导体激光器是一种基于半导体材料的激光器，其工作原理是利用半导体材料的特殊性质实现激光发射。
1. 半导体材料的基本特性半导体材料是介于导体和绝缘体之间的材料。
它的电导率介于导体和绝缘体之间，当受到外部激励时，可以通过施加电场或注入载流子的方式改变其电导率。
2. PN结的形成半导体激光器中常用的半导体材料是具有P型和N型掺杂的材料。
P型材料中掺杂了少量的三价杂质，使其具有正电荷；N型材料中掺杂了少量的五价杂质，使其具有负电荷。
当P型和N型材料相接触时，形成PN结。
3. 激光发射的原理激光发射的原理是通过电子和空穴在PN结中的复合过程实现的。
当在PN结中施加正向偏置电压时，电子从N区向P区移动，空穴从P区向N区移动。
当电子和空穴在PN结中复合时，会发生能量释放，产生光子。
4. 激光放大的原理激光放大的原理是通过注入外部能量激发半导体材料中的电子和空穴，使其达到激发态。
当光子通过激发态的电子和空穴时，会产生受激辐射，产生更多的光子，从而实现光的放大。
5. 反射镜和谐振腔为了增强激光的放大效果，半导体激光器通常采用反射镜和谐振腔。
反射镜用于将激光光线反射回半导体材料中，增加光子与激发态电子和空穴的相互作用。
谐振腔则用于增强激光的幅度和相位一致性。
6. 工作原理的调节半导体激光器的工作原理可以通过改变注入载流子的方式来调节。
常用的调节方式包括电流调节和温度调节。
通过改变注入载流子的电流或调节半导体材料的温度，可以改变激光器的输出功率和波长。
7. 应用领域半导体激光器在通信、医疗、材料加工等领域有着广泛的应用。
在通信领域，半导体激光器常用于光纤通信系统中的激光发射和接收。
在医疗领域，半导体激光器常用于激光手术和激光治疗。
在材料加工领域，半导体激光器常用于激光切割、激光打标等工艺。
总结：半导体激光器是一种基于半导体材料的激光器，其工作原理是利用半导体材料的特殊性质实现激光发射和放大。
用于半导体激光器的棱镜整形方法
用于半导体激光器的棱镜整形方法半导体激光器是一种常用的光学器件，其具有小体积、低功耗和高效率的特点，广泛应用于光通信、医疗器械、激光打印等领域。
在实际应用中，为了获得更好的激光光束质量和调节激光光束的形状，需要对激光光束进行整形。
棱镜整形方法是一种常用的激光光束整形方法，本文将详细介绍该方法的原理、优缺点以及应用案例。
棱镜整形方法是指通过在激光器输出光束前放置一组棱镜，通过棱镜的折射、反射和总反射等效应，实现所需光束的整形。
具体来说，棱镜整形方法可以将初始的高斯光束转换为扁平、或者圆形、或者其他形状的光束。
棱镜整形方法的优点之一是可以灵活调节光束的形状。
通过选择适当的棱镜形状、尺寸和排列方式，可以实现对光束的精确调节。
例如，使用准直棱镜可以将初始的激光光束变为平坦的光束，适用于一些需要平行光束的应用场合；使用聚焦棱镜可以将初始的激光光束聚焦为较小的尺寸，适用于高精度的激光切割和焊接等应用。
此外，棱镜整形方法还可以提高激光器的光束质量。
由于激光器输出的光束往往会因为自发辐射或其他因素的干扰而失去高斯光束的良好性质，棱镜整形方法通过调整光束角度、形状和尺寸，可以改善光束的光学质量。
这对于一些对光束质量要求较高的应用非常关键。
然而，棱镜整形方法也存在一些缺点。
首先，由于棱镜在光束传输中也会吸收和散射部分光能，因此会损耗部分能量，导致激光器的输出功率降低。
其次，棱镜整形方法对光束的整形效果依赖于棱镜的材料和制造工艺，因此需要对棱镜进行精密加工和表面处理，增加了生产成本。
另外，棱镜整形方法对光束的整形效果也会受到温度、压力和湿度等环境因素的影响。
最后，棱镜整形方法在实际应用中有许多成功的案例。
例如，在光通信领域，使用棱镜整形方法可以将激光光束整形为扁平的横截面，以适应光纤传输的需求；在医疗器械领域，使用棱镜整形方法可以将激光光束聚焦成较小的尺寸，用于眼科手术等高精度治疗过程。
此外，棱镜整形方法还广泛应用于激光打印、激光切割、激光焊接等领域，为这些应用提供了高质量的激光光束。
半导体激光器工作原理及基本结构
工作三要素：
01
受激光辐射、谐振腔、增益大于等于损耗。
02
半导体激光器工作原理
02
在材料设计时，考虑将p区和n区重掺杂等工艺，使得辐射光严格在pn结平面内传播，单色性较好，强度也较大，这种光辐射叫做受激光辐射。
条形结构类型
从对平行于结平面方向的载流子和光波限制情况可分为增益波导条形激光器(普通条形)和折射率波导条形激光器(掩埋条形、脊形波导)。
”
增益波导条形激光器 (普通条形)
特点：只对注入电流的侧向扩展和注入载流子的侧向扩散有限制作用，对光波侧向渗透没有限制作用。 我们的808大功率激光器属于这种结构：把p+重掺杂层光刻成条形，限制电流从条形部分流入。但是在有源区的侧向仍是相同的材料，折射率是一样的，对光场的侧向渗透没有限制作用，造成远场双峰或多峰、光斑不均匀，同时阈值高、光谱宽、多纵摸工作，有时会出现扭折问题。
半导体激光器材料和器件结构
808大功率激光器结构
采用MOCVD方法制备外延层，外延层包括缓冲层、限制层、有源层、顶层、帽层。有源层包括上下波导层和量子阱。
有源层的带隙比P型和N型限制层的小，折射率比它们大，因此由P面和N面注入的空穴和电子会限制在有源区中，它们复合产生的光波又能有效地限制在波导层中。大大提高了辐射效率。
最上面的一层材料（帽层）采用高掺杂，载流子浓度高，目的是为了与P面金属电极形成更好的欧姆接触，降低欧姆体激光器器件制备
大片工艺包括：材料顶层光刻腐蚀出条形、氧化层制备光刻、P面和N面电极制备、衬底减薄。 条形结构：在平行于结平面方向上也希望同垂直方向一样对载流子和光波进行限制，因此引进了条形结构。 条形结构的优点： 1. 使注入电流限制在条形有源区内，限制载流子的侧向扩散， 使 阈值电流降低； 2. 有源区工作时产生的热量能通过周围四个方向的无源区传递而逸散，提高器件的散热性能； 3. 有源区尺寸减小了，提高材料均匀的可能性； 4. 器件的可靠性提高、效率提高、远场特性改善。
半导体激光器基础知识
半导体激光器的近场分布是指LD发光面上的辐射强度分布，即反映P-N结上光强的分布；而远场分布则是指远离激光器无穷远处的辐射强度分布（光强与角度的分布）。
远场分布是近场分布的富氏（Fourie r）变换。
半导体激光器的模式分为空间模和纵模（轴模）。
前者描述围绕输出光束轴线某处光强分布，或者是空间几何位置上的光强（或者光功率）的分布，也称为远场分布；后者则表示是一种频谱，它反映所发射的激光其功率在不同频率（或者波长）分量上的分布。
两者都可能是单模或者出现多个模式（多模）。
边发射半导体激光器具有非圆对称的波导结构，而且在垂直于结平面方向（称横向）和平行于结平面方向（称侧向）有不同的波导结构和光场限制。
横向都是由双异质结构成的折射率波导结构来限制光场；而在侧向，则可由折射率导引结构或增益导引结构，大功率半导体激光器大多采用增益波导结构。
因此半导体激光器的空间模式又有横模和侧模之分。
如图5-1表示了这两种空间模式。
图1 半导体激光器的横模与侧模由于有源层厚度都很小（约为0.15µm），根据平板波导原理，在横向LD都能保证单横模输出；而在侧向，由于其宽度相对较大，因而可能出现多侧模。
如果在这两个方向都能以单模（或称基模）工作，则输出为理想的TE00模，此时光强峰值在光束中心且呈“单瓣”。
这种光束的发散角最小，亮度最高，能实现与单模光纤的高效率耦合，也能通过简单的光学系统聚焦到很小的斑点，这对激光器的应用是非常有利的。
相反，若LD工作在多侧模下，则其发光面上的光场（即近场）在侧向表现出多光丝，好似一些并行的发光丝,而其远场分布则相当复杂。
对于发光尺寸为1×50µm 的半导体激光器，沿1µm方向称为快轴方向，沿50µm方向称为慢轴方向。
在快轴方向光束横截面内光强基本上按正弦（余弦）函数形式分布。
半导体激光器的发散角是光束的基本参数，其定义为远场平面上光强为峰值一半处的两点相对于发光点的夹角。
光束整形器的分类
光束整形器的分类光束整形器又称为激光整形器，是衍射光学元件（DOE）中的最常用的透镜。
光束整形器的作用是把激光光束转化为一个能量均匀分布的平顶光斑，光斑形状可以是正方形、圆形或其它形状。
评价光束整形器好坏的标准是光斑能量分布是否均匀、边沿是否锐利、效率是否足够高。
光束整形器（Beam Shaper/Top-Hat）——平顶光斑1.平顶光束整形器（Top hat）1）带聚焦镜的光束整形器(Focal Beam Shaper)；2）平顶光束整形元件(Angular Beam Shaper)2.M-Shape光束整形器，M形光束整形透镜(Beam Shaper_M Shape)，维尔克斯光电技术支持3.圆环激光发生器，圆环光束整形器，激光圆环衍射光学元件(Ring generator,Multi-Circles)4.螺旋相位板，涡旋透镜，激光轴棱镜，漩涡镜头，涡旋相位板(Diffractive Axicon,Vortex Lens)5.激光扩散器（使激光均匀地扩散成一个平面），均匀片，激光匀束元件，匀化光束整形器(Homogenizers,Diffusers)维尔克斯光电选型支持光束整形器——激光分束（Beam Splitters）1.激光分束器（Beam Splitter）1）一维激光分束镜，一维激光光束分束元件（1D Beam Splitter）2）二维激光分束器，激光二维分束透镜（2D Beam Splitter）2.客制化激光光束分束器，随机点阵激光分束镜，定制图形激光分束器（Custom Beam Splitter）3．激光光栅，衍射光栅（Gratings）4.激光采样器，激光采样镜，激光分光元件，激光取样器（Beam Samplers）光束整形器——焦点控制（Beam Foci）1.激光多焦点透镜，轴向多焦点激光元件，多焦点光束整形器（Multifocal Lenses）维尔克斯光电支持定制2.长焦深激光透镜，长焦深激光衍射光学元件（Elongated Focus,Extended Focus）3.双波长激光透镜，双波长激光聚焦镜，双波长衍射光学元件(DOE)，多波长激光镜（Dual Wavelength Lens）光束整形器——配件（DOE Accessories）1.高阶激光阻挡模组(Module for blocking unwanted spots\energy)2.激光缩放器，激光调谐器(DOE Tuner)3.激光电介质掩膜(Dielectric(Projection/Imaging)Mask)4.激光聚焦模组(Focusing Module optimized for Beam Shaper)Holo/Or聚焦模组和非球面镜、普通聚焦模组的效果比较5．DOE衍射光学元件扩束器(DOE Expander)。
波前整形算法
波前整形算法
波前整形算法是一种用于图像处理中的算法，其目的在于消除图像中的失真和噪声，以便得到更加清晰、准确的图像。
该算法通过对波前进行分析，利用波前的相位信息进行优化处理，可以有效地提高图片的质量和清晰度。
波前整形算法的实现需要使用一系列复杂的数学模型和计算方法，包括傅里叶变换、相位差计算、空间频率滤波等。
该算法的核心在于将图像的波前作为一种全息记录保存下来，然后通过对波前进行加工处理，达到消除失真和噪声的目的。
波前整形算法的应用广泛，尤其在医学图像处理和光学成像领域中得到了广泛地应用。
该算法可以对人体组织的图像进行诊断和分析，还可以用于合成孔径雷达成像、激光光刻、光学干涉等领域。
随着计算机技术和图像处理技术的不断发展，波前整形算法将会得到更为广泛的应用和发展。
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大 。阵列 Ｄ ０ Ｅ提 高 了 Ｌ Ｄ光 束整 形 系统 的稳 定性 。 关键 词 ：阵列衍 射光 学元件 ； Ｌ Ｄ 光 束整形 ； 变发散 角 ； 均 匀性
中 图 分 类 号 ：０４ ３ ６ ． １ 文 献 标 志 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ ０ ７ — ２ ２ ７ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ — ０ ６ １ ６ — ０ ５
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Ｌ Ｄ的 整形 中利 用 Ｄ Ｏ Ｅ阵列化 的处理 ， 输入 光 场被 分割 成许 多小单 元 ， 不 同强度的 光重新 在成 像平 面 内预 定 的 区域 内叠加 ， 实现对 光束 的整形 。 用均 匀平 面波设计 阵列 Ｄ Ｏ Ｅ每 个单 元 ， 把 高斯 分布 的球 面
波 整形成 品 字形 光强 分布 ， 衍 射 效率 为 ９ ０ ． ５ ３ ％， 均 匀性 大 约为 ９ ６ ％； 发 散 角在 快 、 慢 轴方 向上 ２ ｏ ～ １ ６。 第４ ２卷 第 ３期
Ｖｏ １ ． ４２ ＮＯ． ３
红 外 与 激 光 工 程
Ｉ ｎ ｒａ ｆ ｒ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ Ｌ ａ ｓ ｅ ｒ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
２ ０１ ３年 ３ 月 Ｍ ａ ｒ ． ２ ０１ ３
波前分割 Ｄ ＯＥ阵 列 半 导体 激 光 器 光 束 的 品 字 形整 形
石振 东 １ ， ２ ， 李淼峰 １ ， ２ ， 邱传 凯 ， 姚 军 ， 周 崇喜
（ １ ．中国科 学院光 电技 术研 究所 微 细加 工光 学技 术 国 家重 点 实验 室 ， 四川 成 都 ６ １ ０ ２ ０ ９ ；
２ ． 中 国科 学院 大学 ， 北京 １ ０ ０ ０ ４ ９ ）
摘 要 ：半 导体 激光 器（ Ｌ Ｄ） 输 出光 束受 工作 电流 、 个体 差异 的影响 ， 发散 角、 输 出光强 出现 波动 。 常规 衍射 光 学元 件 （ Ｄ Ｏ Ｅ ） 的激 光光 束整 形 设计 只针 对 特 定的 输入 输 出光 场 ， 使 用 宽容度 比较 小 。文 中在
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｔ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｙ ｄ ｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｄ ｉ ｖ ｅ ｒ ｇ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ｄ ｉ ｏ ｄ ｅ（ Ｌ Ｄ）ｏ ｕ ｔ ｐ ｕ ｔ ｂ ｅ ａ ｍ ａ ｒ ｅ ｖ ａ ｒ ｉ ａ ｂ ｌ ｅ
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