脉冲半导体激光器光束并合技术研究.pdf

【脉冲半导体激光器光束并合技术研究】 脉冲半导体激光器光束并合技术是一种用于提高远场能量密度的有效方法，尤其在距离选通成像应用中具有重要意义。距离选通成像是一种能克服大气后向散射影响的成像技术，对激光光源的峰值功率、脉冲宽度和大气传输性能有严格要求。 在本文的研究中，作者探讨了如何通过并合多个脉冲半导体激光器的光束来提升能量密度。光束并合的原理在于，将多个激光器发出的光束在空间或时间上进行精确同步和叠加，从而实现能量的集中。这种技术的关键在于确保激光器的出光时间同步性和轴线平行性，以及激光器与准直系统的同轴性。 理论分析和Matlab模拟显示，激光器出光时间的同步性对光束合成功率密度和脉宽有显著影响。如果各个激光器的脉冲不能精确同步，会降低合并后的光束功率密度，同时影响脉冲宽度，进而影响成像质量。此外，激光器之间的轴线平行性以及激光器与准直系统之间的同轴性对合成光斑的质量也有决定性作用。利用Zemax软件进行仿真分析，可以定量评估这些因素对光束并合效果的具体影响。 通过实际的距离选通实验，作者验证了光束并合技术的有效性，证明了它能显著提高远场能量密度，满足距离选通成像对光源的要求。这一技术对于小型化、高可靠性、宽波长范围和高电光转化效率的激光器设计具有指导意义。 在激光光源的选择上，尽管YAG激光器、CO2激光器和半导体激光器都是常见的选择，但考虑到体积、可靠性和效率等因素，脉冲半导体激光器因其独特的优点在某些应用场景中更具优势。通过光束并合技术，脉冲半导体激光器可以进一步提升其性能，满足更高级别的应用需求。 这项研究为脉冲半导体激光器在距离选通成像和其他高能量密度应用中的优化提供了理论基础和技术指导，对于推动半导体激光技术的发展和应用具有积极的促进作用。