1、先简单介绍一下半导体激光光束特性
根据激光谐振腔衍射理论,在均匀透明介质中,高斯光束沿Z轴方向传播的光场分布为:
C是常量,k是波数,
高斯光束的截面半径:
高斯光束传播到z处的曲率半径:
半导体激光器还存在像散,半导体激光器的光束在快轴和慢轴方向的发射点不重合,即存在像散。
2、zemax仿真半导体激光器
半导体激光器光源用zemax中的模拟可以用zemax里非序列中的 source diode,source diode 可以模拟单个半导体激光器,一维半导体激光器阵列和二维半导体激光器阵列。
在 ZEMAX 中, 半导体管沿角度方向上强度分布可用下式表示 :
式中, I0 为 z 轴上光强; θx 和 θy 分别是光束与 x-z 面和 y-z 面夹角; αx 和 αy 分别为 x 和 y 方向上高斯强度1 /e2 点的远场半发散角; Gx 和 Gy 分别是 x 和 y 方向上的“超级高斯因子”, 其值为 1 时, 是典型的高斯分布。多数半导体激光器制造商将激光强度为中心强度一半时的角度( 半峰全宽角 θFWHM) 定义为远场发散角。
半高全宽的发散角是由高斯光束半径确定的半发散角的1.18倍。
关于source diode参数的含义(从像散开始):
Sx,Sy表示高斯光源的束腰大小 。在像散不为零时,空间分布项可以被忽略,一般LD都会存在像散,主要还是对第八项和第十项的超高斯因子进行设定。
那么这些参数如何取才能最符合我自己的半导体激光器呢?
发散角可以通过测不同距离处的光斑大小来求得,像散g可以通过g=xtan(αx )-ytan( αy)来求得,
束腰大小大概是出光面处能量降到e^2分之一出的坐标值。
高斯因子就选为1,即典型的高斯分布