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半导体激光阵列谱合束系统中光束串扰物理机制分析

Analysis of physical mechanism of beam crosstalk in semiconductor laser array spectral-beam-combined system

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在外腔反馈半导体激光谱合束系统中,由于半导体激光阵列的"smile"效应、外腔中光学元件制作误差等因素,激光阵列一子单元发射光束经过外腔返回注入其他子单元,在两子单元之间形成光束串扰并影响合束特性.本文从耦合腔光束谐振角度出发,基于光反馈半导体激光器速率方程,构建了耦合腔谐振模型,推导了激光器稳态输出时能在耦合腔中起振的光束模式.结合耦合腔模式竞争机制与耦合腔谐振模型分析由两子单元间距变化引起的不同串扰对锁定光谱和合束效率的影响.结果表明子单元间的串扰行为会造成光谱峰值下降、光谱偏移、边缘毛刺以及合束效率劣化.相比距离更远的两子单元之间的高阶串扰,距离更近的两子单元间的低阶串扰对合束特性的劣化程度更大.最后,为证明该模型的正确性和有效性,对所得分析结果进行了实验验证,实验观测到在串扰影响下的光谱结构与理论分析一致.

庄英豪、傅芸、蔡伟、张青松、吴真、郭林辉、钟哲强、张彬

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西华大学理学院, 成都 610039

中国工程物理研究院应用电子学研究所, 绵阳 621900

四川大学电子信息学院, 成都 610064

光束串扰 半导体激光阵列 速率方程 模式谐振

四川省科技厅中央引导地方项目国家自然科学基金中国科学院自适应光学重点实验室项目

2021ZYD003661905203LAOF1801

2023

10.7498/aps.72.20221783

物理学报
中国物理学会，中国科学院物理研究所

物理学报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：1.038
ISSN：1000-3290
年,卷(期)：2023.72(2)
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