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高功率半导体激光合束技术   我有意向
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需求简介
当前技术情况
拟解决的问题
预计解决方式
具体指标要求
需求类型:新技术开发  
高功率半导体激光是现代激光技术发展的重要基础,具有战略性的发展意义。但由于半导体激光器光单元 器件功率较小、功率密度低、光束质量不理想,制约了其在激光 加工、高能激光泵浦以及作为直接光源在国防等领域的应用,已 成为国际上的重大瓶颈技术问题,世界主要发达国家均将其列入 国家级发展计划。半导体激光合束技术被证明是解决上述问题的 一种有效方法,是新一代激光应用领域的核心技术,也是世界发 达国家竞相发展的战略性高新技术,更是我国未来应该大力发展 的高新技术产业。
本单位解决了合束方面两大关键技术,实现高光束质量高功率半导体激光输出。(1)高功率下的光束质量提升核心技术, 提出基于透射光栅 Littrow 结构的多光栅高效率光谱合束技术, 使入射光与衍射光路分布于光栅的两侧,实现宽区域、无遮挡激光合束,同时开展多腔体协同谐振结构研究,提高激光功率,获得具有高功率、高光束质量的半导体激光输出;在此基础上,进一步提出了一种中继镜外腔反馈结构,通过成像方式,将激光芯片出光口处的光斑成像,实现高光束质量半导体激光器的窄光谱线宽输出。突破了高功率半导体激光器光束质量差的瓶颈技术, 相同功率下,光束质量提高近 1 个数量级。(2)低成本高性能光纤耦合技术,提出了基于多单管的光纤耦合模块,通过二维空间排布,通过光谱合束直接实现快慢轴光束质量的控制,极大地降低了半导体激光合束中光束整形的复杂性,同时舍去高价值的光束整形镜,降低半导体激光源的成本。同时提升了芯片散热能 力,减小了装调失配对光纤耦合效率的影响,提升了半导体激光 器的光纤耦合可靠性。
研发所处阶段:技术研发工作基本完成,具备小批量生产的能力。投入资金:累计投入项目经费超过 1000 万元。应用情况: 本项目在支撑重点型号需求、新型激光器泵浦、激光器新应用等方面取得广泛而有卓有成效的应用。研制的高功率、高光束质量半导体激光器光源为航天科技集团、核工业理化工程研究院、国防科技大学、中国科学院大连化物所等相关单元提供了支持。
在光纤耦合研究方面, 目前国外的Teradiode 处于领先地位,其采用光谱合束技术的光纤耦合输出
功率已经超过了 4000W(100μm),本单位同样具备光谱合束的能力,在国内的工程应用领域处于领先地位,在此研究基础之上, 提高光栅在高功率条件下的稳定性,解决波长随温度的漂移问 题,使光谱合束技术推向实用化,满足更高芯片密度和光密度的要求,采用独特的光路布局,在尽可能小的空间实现长光路的设计,只要我们固定好了各个光学元件,在提升机械稳定性的前提下,实现整体光路的稳定可靠。已经实现了 228 个单元的密集光谱合束,通过偏振合束后,光纤耦合输出功率已经超过了 1500W(100μm 带宽 25nm),1200W(200μm 带宽 4nm),在后续工作中,基于对更窄条宽的半导体激光器芯片进行了研究,条宽减少之后,集成度可以进一步提升,在芯片功率达到一定程度之后, 可以进一步提高亮度从而提高光纤耦合输出模块的性能,提升泵浦源的输出性能。
揭榜意向单位需有低发散角大功率半导体激光芯片的研发能力和基础,可为本项目的实施提供高功率密度 半导体激光芯片和巴条;意向单位具有整合光电领域上下游产业 链的能力和相关资源,保障项目成果转化顺利开展;意向单位须 具有一定的研发团队基础,便于本项目成果转化工作对接和开 展;意向单位具有批量制造高亮度半导体激光芯片巴条能力和封 测能力。意向单位需要提供不小于 500 平米的超净实验室或厂房,用于本项目的研发和成果落地转化。



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