| infotek | 2021-09-18 09:36 |
由柱面透校正像散半導(dǎo)體激光光束由柱面透校正像散半導(dǎo)體激光光束 作者：Daniel Asoubar（LightTrans） 相關(guān)文件：Sc567 需求：VirtualLab™5.11.1–基本工具箱 許可證：CC-BY-SA 3.0 1. 摘要 1) 這個案例顯示了使用球面準(zhǔn)直透鏡和一個柱面透鏡對“邊緣發(fā)射”（“edge-emitting”）半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生的高斯光束進(jìn)行像散矯正。 2) 參數(shù)優(yōu)化（parametric optimization）用于找到最優(yōu)的柱面透鏡焦距來減小光束像散。 3) 由于準(zhǔn)直透鏡的光束剪切，優(yōu)化后的系統(tǒng)的波動光學(xué)分析顯示有旁瓣（side-lob）。 2. 半導(dǎo)體激光器的像散 1) 通常由“邊緣發(fā)射”（“edge-emitting”）半導(dǎo)體激光器發(fā)出的光是像散，這意味著在x-z-平面和y-z-平面高斯光束的腰位置并不在同一軸向位置z。像散的幅度由距離p決定。 2) 此外由于激光半導(dǎo)體中有源層的形狀，光束在x和y方向具有不同的發(fā)散角。在此例子中，我們假設(shè)：Θ𝑥<Θ𝑦，意味著x方向是光束的慢軸且y方向是光束的快軸.  3. 像散補償 1) 像散可以由準(zhǔn)直透鏡和一個柱面透鏡補償。 2) 此外，這個裝置在x和y方向上對光束進(jìn)行準(zhǔn)直，這樣最終的發(fā)散角在兩個方向上是相等的。  假設(shè)折射率波導(dǎo)（index-guided）半導(dǎo)體激光器有很高的光束質(zhì)量，這意味著光源可以由一個簡單的基模厄米（Hermite）高斯模式模擬。 請注意VirtualLab也可以模擬多模或高階半導(dǎo)體激光器。詳情請查看Scenario567。 在本例中，半發(fā)散角度(1/e2)是：Θ𝑥=6.5°和Θ𝑦=26.5° 單色源的波長為670nm。 像散的大小p可以由y和x平面之間的 “偏移”（Offset）這個參數(shù)定義。在我們的例子中是-10um，對折射率波導(dǎo)  圖1 下圖顯示了由激光二極管發(fā)出的像散波前。  圖2 5. 準(zhǔn)直透鏡孔徑的光束剪切 1) 由于半導(dǎo)體激光光束有很大的發(fā)散角，準(zhǔn)直透鏡必須放在二極管前面的幾毫米之內(nèi)。通常透鏡數(shù)值孔徑小于Θ𝑦，并且透鏡孔徑在y方向剪切或截趾了光束。這種剪切影響光束的衍射特性，所以“旁瓣”（”side-lob”）出現(xiàn)在光束的遠(yuǎn)場圖案中。因此，光束傳播不能僅用簡單的高斯傳播技術(shù)。更一般的衍射積分，像平面波的角譜（SPW）方法在VirtualLab中用來確保自由空間中的光束的嚴(yán)格傳播。 2) 在我們的示例中，球面準(zhǔn)直透鏡的數(shù)值孔徑是： NA=0.37 并且焦距 f=5mm。 6. 柱面透鏡 1) 在我們的示例中，假設(shè)柱面透鏡引入拋物線相位：  在此，fx=∞。（在我們的例子中，我們使用100km來近似∞。） 2) 在下面我們將通過使用參數(shù)優(yōu)化（parametric optimization）來補償光束像散。我們將找到最佳值  ，以確保在x和y方向上的最終半發(fā)散角相等。 3) 作為一個起始條件，我們將選擇 =1m。 | |