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半导体激光器具有电光转换效率高、体积小、重量轻、寿命长,并且易于与其他半导体器件集成等优点,被广泛应用在光泵浦、信息技术、工业加工、军事和民生等领域。然而,单管半导体激光器的功率小,不能满足一些领域对大功率的要求。激光合束被证明是获得高功率的激光输出的有效技术之一。 目前,激光合束模块的耦合效率受到普通半导体激光器较大的垂直发散角的限制,而采用光子晶体激光器能够有效的提高模块的耦合效率。另一方面,光子晶体激光器具有更高的能量密度,采用光子晶体激光器制作的合束模块在光纤末端也能获得更高的能量密度。 本文采用组内研制的光子晶体激光器进行激光合束模块的设计和研制,研究表明光子晶体激光器合束模块能实现更高的耦合效率和更高的能量密度,有望满足更多的应用需求。 本论文的创新点和主要工作为: 1.实验上研制的3只光子晶体激光器的合束模块得到的光纤前后最大的耦合效率由3只普通激光器合束模块的90%提升为94.4%,且耦合效率不会随电流的增加而大幅度变化。 2.实验上研制的14只光子晶体激光器的合束模块得到的光纤前后最大的耦合效率由14只普通激光器合束模块的82.75%提升为88.3%,并且在高电流下其值保持稳定。 3.设计了14单管激光器的偏振合束模块。模拟得到的光子晶体激光器的偏振合束模块的耦合效率达到99.87%,普通激光器的偏振合束模块的耦合效率约为97.5%。 4.光子晶体激光器具有较低的垂直发散角,因此能量更集中、能量密度更高。采用此类型半导体激光器制作的激光合束模快在光纤末端能够得到了更高的能量密度。