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案例574(1.0) )YAa7\Od 由柱面透校正像散半导体激光光束 oE+P= 作者:Daniel Asoubar(LightTrans) Wo
"s ;Z 相关文件:Sc567 j{Px}f(= 需求:VirtualLab™5.11.1–基本工具箱 ms0V1` 许可证:CC-BY-SA 3.0 P4#i]7% 8lM=v> Xc 1. 摘要 h}a}HabA 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。 $U?]^ 2) 参数优化(parametric optimization)用于找到最优的柱面透镜焦距来减小光束像散。 bN/8 ~! 3) 由于准直透镜的光束剪切,优化后的系统的波动光学分析显示有旁瓣(side-lob)。 a=}1`Q >T]9.`xhK 2. 半导体激光器的像散 X|a{Z*y;r* 1) 通常由“边缘发射”(“edge-emitting”)半导体激光器发出的光是像散,这意味着在x-z-平面和y-z-平面高斯光束的腰位置并不在同一轴向位置z。像散的幅度由距离p决定。 nriSVGi 2) 此外由于激光半导体中有源层的形状,光束在x和y方向具有不同的发散角。在此例子中,我们假设:Θ𝑥<Θ𝑦,意味着x方向是光束的慢轴且y方向是光束的快轴. |yk/iO( .T3N"}7[ IVPN=jg? 3. 像散补偿 |~5cNm 1) 像散可以由准直透镜和一个柱面透镜补偿。 Ga5s9wC 2) 此外,这个装置在x和y方向上对光束进行准直,这样最终的发散角在两个方向上是相等的。 .jD!+wv{9 c[ZrQJ 4. 半导体激光像散的建模 u9 &$`N_G "|X'qKS(H{ 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。 `/[5/% 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。 dE"_gwtX 在本例中,半发散角度(1/e2)是:Θ𝑥=6.5°和Θ𝑦=26.5° O5r8Ghf) 单色源的波长为670nm。 ]_(hUj._ 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 Md~SzrU LVg#E*J _G'ki.[S7 图1 %"v:x?d$$o 下图显示了由激光二极管发出的像散波前。 lC#wh2B6 EK4%4<" 图2 N~flao^ 5. 准直透镜孔径的光束剪切 ZRf9 'UwS 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。
ULt5Zi 2) 在我们的示例中,球面准直透镜的数值孔径是: WkiT,(i NA=0.37 _]*YSeh= 并且焦距 fJr
EDj4( f=5mm。 B/l^=u+- ~qqxHymc 6. 柱面透镜 1 |{s8[;8 1) 在我们的示例中,假设柱面透镜引入抛物线相位: _+48(QF< |