亚波长透射光栅优化设计提升半导体激光阵列光谱合束效率

本文主要探讨了在光谱合束技术中透射光栅的设计与优化过程。研究者们针对亚波长透射光栅这一关键元件，通过严格的耦合波理论进行设计，特别关注了光栅的几个关键参数：占空比、脊高和周期。占空比决定了光栅的透光率和反射率的比例，脊高影响了光束的传播路径，而周期则直接影响光的衍射特性。通过对这些参数的精细调整，他们模拟了其对光栅衍射效率的影响，旨在提高光的定向传输能力。 理论计算结果显示，优化后的透射光栅对于940纳米的半导体激光，其-1级衍射效率可以达到惊人的92%，这意味着大部分激光能量能够被精确地控制在预定方向上。这种高衍射效率对于光束合成技术来说是至关重要的，它保证了光束的纯度和能量集中度。 在实际应用中，将优化后的光栅应用于半导体激光阵列，实现了光谱合束。实验结果显示，经过光栅处理后的激光阵列，输出功率达到了46.2瓦特，这是一个非常高的数值，证明了光栅在提升激光能量传输效率方面的显著效果。同时，光束的质量参数也表现优秀，为3.9毫米乘以毫弧度（mm·mrad），这代表了光束的发散度极小，光束指向性良好。 这项工作不仅展示了透射光栅在光谱合束技术中的核心作用，还提供了一种有效的方法来优化光栅设计，以满足高效率和高质量光束合成的需求。这对于激光技术，特别是半导体激光技术的发展具有重要的推动作用，也为未来的光学系统设计提供了宝贵的参考。