定义
具有特别高辐射度(亮度)的激光二极管。
虽然低功率半导体激光管可以表现出非常高的光束质量,但高功率半导体激光管的光束质量通常要低得多。 因此,获得的辐射度(亮度)通常比输出功率改善得多,甚至低于低功率激光器。 然而,有些高亮度激光二极管经过优化,可实现高输出功率和良好光束质量的特别有利的组合,从而产生特别高的亮度(更准确地说:高辐射)。
高亮度激光二极管的类型
该术语并不表示使用什么技术可以实现高辐射。 事实上,该术语用于不同类型的半导体激光管,特别是以下类别:
- 最常见的是,该术语用于优化的广域半导体激光管,特别是锥形半导体激光管的形式。
- 同样的原理也可以应用于二极管条。 然而,在大多数情况下,即使所包含的发射器具有非常高的辐射,它们的辐射度也要低得多,因为它们的发射通常是相互不相干的,并且发射器之间存在一些死区。
- 此外,还有在辐射方面进行了优化的光纤耦合二极管激光器。 这种优化不一定适用于激光二极管本身,但也可以通过特别高效的光纤发射系统来完成。
二极管激光系统的辐射度也可以通过光束组合方法显着增加 - 以相干光束组合或光谱光束组合的形式。 在这种情况下,实际上应该使用术语高亮度二极管激光器而不是高亮度激光二极管。
高亮度激光二极管的应用
高亮度激光二极管的典型应用是固态体激光器的光泵浦。 在泵浦辐射需要强聚焦的情况下,例如二极管泵浦钛蓝宝石激光器,需要特别高的辐射度。 此外,在某些情况下,需要相对较长的激光晶体,然后泵浦辐射的光束质量需要足够高,以避免晶体长度内的大量发散。
光纤激光器也可以从高亮度泵浦源中受益。 例如,这些允许将更高的泵浦功率发射到双层光纤中。 在其他情况下,可以使用具有较小泵包层的双包层光纤,表现出更强的泵吸收,因此可以使用更短的纤维长度 - 例如,可以最大限度地减少非线性效应。
开发具有更高亮度的泵浦源是近年来固态体激光器和光纤激光器性能水平大幅提高的最重要原因之一。 请注意,不应将此类性能提升视为功率扩展的结果;它们来自组件优化,而不是来自缩放程序的应用。
激光材料加工通常也需要高水平的辐射。 近年来的实质性技术进步使高功率二极管激光器在这一领域的使用越来越多。 它们被称为直接二极管激光器,而低亮度激光器只能与二极管泵浦激光器结合使用,用作亮度转换器。
参考文献
[1] J. J. Lim et al., “Design and simulation of next-generation high-power, high-brightness laser diodes”, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 15 (3), 993 (2009), doi:10.1109/HPD.2013.6706597
[2] D. Vijayakumar et al., “Spectral beam combining of a 980 nm tapered diode laser bar”, Opt. Express 18 (2), 893 (2010), doi:10.1364/OE.18.000893
[3] S. Rauch et al., “Catastrophic optical damage in 950-nm broad-areas laser diodes due to misaligned optical feedback and injection”, IEEE J. Quantum Electron. 54 (4), 2000707 (2018), doi:10.1109/JQE.2018.2856499
[4] E. Beyatli, “Efficient Tm:YAG and Tm:LuAG lasers pumped by 681 nm tapered diodes”, Appl. Opt. 58 (11), 2973 (2019), doi:10.1364/AO.58.002973