随着光电子器件的迅速发展、半导体激光器性能的不断提高,半导体激光器(Semiconductor Laser)的用途也越来越广:高速光通信、固体激光泵浦、激光加工、激光照排、激光印刷、医疗领域等等。半导体激光器的光束质量成为了制约半导体激光器应用的主要瓶颈。而半导体激光器与光纤的耦合,对半导体激光器的光束质量改善,有重要的意义。如何提高半导体激光器的耦合效率,成为了人们越来越关心的问题。 本文主要讨论的问题是半导体激光器的光纤耦合。在激光加工、固体激光器泵浦以及一些医疗领域等,需要光纤输出的激光;其优点在于光束质量好、可以任意改变光束的出射方向和位置。改善半导体激光器与光纤的耦合效率主要的方法是:通过对半导体激光器外加折射、反射、衍射等光学系统,外在地改变其出射光束质量。通常采用单个透镜,透镜组或者光纤微透镜的方式来改善半导体激光器的出射光束质量,提高耦合效率和容忍度。 本文主要讨论大功率宽发射域半导体激光器的多模光纤微透镜耦合。通过这项技术,可以有效提高光纤输出耦合效率和容忍度。主要通过计算机仿真抛物面型光纤微透镜和柱状楔形光纤微透镜与大功率宽发射域半导体激光器的多模光纤耦合效率,并在实验中进行验证,提出了提高大功率宽发射域半导体激光器与多模光纤耦合效率的新方法。 本文正文部分共分为六章。第一章简要介绍了半导体激光器的发展、分类、应用以及国内外相关研究等。第二章讨论并归纳了半导体激光器光束特性,光纤传输特性以及影响耦合效率的因素。第三章详细讨论了利用抛物面型微透镜多模光纤与大功率宽发射域半导体激光器的耦合效率;利用计算机辅助模拟了耦合过程,并通过实验验证了耦合系统的可行性。第四章详细讨论了利用柱状楔形微透镜多模光纤与大功率宽发射域半导体激光器的耦合效率;同样利用计算机辅助模拟了耦合过程,并通过实验验证了耦合系统的可行性,讨论了其在三维方向的容忍度。第五章提出了利用热扩展芯径光纤(Thermally Expanded Core Fiber)实现高亮度激光器的方法,并进行了理论仿真。第六章对完成的工作进行了总结,提出了值得进一步研究的方向和对将来工作的展望。