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本论文的研究工作由国家自然科学基金支持。项目名称为“用直接键合技术制备的双包层波导激光器的研究”(No.60578022)。近年来,大功率半导体激光阵列(LD-Bars)的发展非常迅猛,最高光电转换效率接近70%,平均造价可以达到$25/W,是非常理想的泵浦光源;同时以光纤为代表的波导技术也在不断发展,双包层平面波导具有独特的优势,更适合于用LD-Bars泵浦;利用直接键合技术制备双包层平面波导,可以克服晶体晶格或晶向不匹配的限制,因此基于LD-Bars泵浦的直接键合双包层波导激光器将成为未来激光器研究的一个热点。本文的主要内容集中于LD-Bars泵浦直接键合双包层波导激光器的耦合系统的设计与优化,主要研究工作和创新点可以归纳如下:1.概括了波导激光器和LD-Bars的特点,比较了GRIN棒透镜和均匀介质棒透镜的准直(聚焦)效果,详细介绍了耦合系统中关于LD-Bars耦合系统以及光束整形等方面的发展现状。2.对光线在折射率分布为双曲正割形式的GRIN棒透镜中的传播轨迹进行了理论推导,用光线方程证明了横向应用的GRIN棒透镜中光线轨迹与GRIN棒透镜的(中心)折射率无关,为归纳总结光线轨迹公式提供理论支持。3.通过Matlab追迹和Origin多项式拟合,分析了横向应用形式的GRIN棒透镜在准直(聚焦)时的特点及其参数影响,通过拟合发现GRIN棒透镜中光线轨迹为抛物线函数,并独自总结出该情况下光线轨迹的经验公式及使用方法,为研究横向应用形式的GRIN棒透镜的成像特性提供方便的计算公式和方法。4.采用横向应用形式的GRIN棒透镜组对LD-Bars光束在快轴方向进行准直和聚焦,设计了适合于双包层波导激光器的耦合系统。并通过遗传算法优化了耦合系统的3个参数,使快轴方向的耦合效率达到78.7%。在慢轴方向借鉴条纹镜技术进行光束整形,既实现了对慢轴光束的压缩,也有效利用了快轴方向的光束间隔。