一種高功率半導體雷射光束準直調整方法及裝置的製作方法
2023-06-07 21:25:41
專利名稱：一種高功率半導體雷射光束準直調整方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於半導體雷射器領域，涉及一種高功率半導體雷射光束準直調整方法及裝置。
背景技術：
目前半導體雷射器的光纖耦合系統朝著高輸出功率、高亮度的方向發展，並在工業、醫療、軍事等領域得到越來越廣泛的應用。為提高半導體雷射器的高功率高亮度輸出，人們通常採取對多發光點進行光纖耦合的方式來實現，即通過先對多個發光點進行準直，再將準直後的多路光束經過聚焦透鏡匯聚到單根光纖中輸出。在對多個發光點的傳播路徑進行準直的過程中，通常採用兩種方式:方式一，在CCD等昂貴的光電探測器上設置參考點，發光點傳播後的一段距離內進行成像至CXD上，調節快慢軸準直鏡，當發光點在CXD上所成的像和參考點重合時，多發光點準直完畢；方式二，在光束傳播方向上前後移動CCD，使得發光點在前後兩個位置處成像在CCD上，調節快慢軸準直鏡，當發光點在前後兩位置處兩成像點重合時，多發光點準直完畢。上述兩種方法明顯地包含有三個不足:1)價格昂貴；該準直方法中使用的CXD價格昂貴，普通的工業級CXD相機也在上萬元以上，精度更高的CXD相機更是價格不菲；2)精度低；方法一種的CCD上參考點的選定是在假定多發光單元之間相對距離是一定的情況下，然而實際的多發光單元之間的相對距離是存在差異的，為此準直精度會大大降低；3)操作複雜；方法二中的準直操作必須在一段相當長距離內進行，距離越長，準直精度才越高，為此操作不方便。
發明內容
本發明的目的在於克服上述技術的缺點，提供一種高功率半導體雷射光束準直調整方法及裝置，以實現在緊湊的空間內實現多路光束高精度的準直性，同時光譜窄化信號辨別簡單，容易判斷光路準直與否。本發明是一種基於體光柵(VBG)的外腔反饋式多光束準直調節方法及裝置，主要是通過探測多光束經過體光柵(VBG)外腔反饋輸出後雷射的光譜，來監測並調節快慢軸準直鏡。當多光束在半導體雷射器和VBG之間能夠準直傳播時，相對於未準直傳播情況下的光譜，輸出光譜會窄化很多。本發明的調節方法具體包括以下步驟:步驟一:點亮半導體雷射器，各個發光點發出的光束依次通過快軸、慢軸準直鏡之後，入射到體光柵(VBG)；步驟二:將入射至體光柵(VBG)後的雷射導入光譜儀進行光譜測試；步驟三:分別調節快軸、慢軸準直鏡，直至光譜儀所測光譜出現明顯的窄化，則半導體雷射器所發射的雷射經過快慢、慢軸後為準直光束；步驟四:固定快軸、慢軸準直鏡位置。
基於以上方法，本發明提出的基於體光柵(VBG)的外腔反饋式多光束準直調整裝置，該調整裝置包括:安裝基板以及設置在安裝基板上的雷射器座架和用以分別調整及固定快軸準直鏡、慢軸準直鏡位置的調節工具、以及沿雷射出射光路依次設置的體光柵(VBG)、光收集器、導光系統，經體光柵透射並被光收集器收集的雷射通過導光系統導入光譜儀。上述調節工具採用六維調節架夾持固定快軸、慢軸準直鏡。當然，也可以採用其他常規安裝固定方式。上述光收集器可以是透鏡、透鏡組、積分球等。上述導光系統可以是光纖、光導管、光波導等。調整半導體雷射器光束準直時，將半導體雷射器放置在雷射器座架上，將半導體雷射器的快軸、慢軸準直鏡分別夾持在兩個六維調節架上，點亮半導體雷射器，光束將快、慢軸準直鏡後入射至體光柵(VBG)，部分光由體光柵(VBG)反射並經快、慢軸準直鏡反饋回雷射器腔中，形成光反饋系統，透射的光經光收集器收集後用導光系統傳輸至光譜儀中，光譜儀可測試光譜，調整兩個六維調節架用於調節快、慢軸準直鏡的位置，當光譜儀測試出光譜出現明顯窄化時，則半導體雷射器所發射的雷射經過快慢、慢軸後為準直光束，固定快軸、慢軸準直鏡與半導體雷射器的相對位置。本發明能夠實現在緊湊的空間內調整多路光束高精度的準直性，同時光譜窄化信號辨別簡單，容易判斷光路準直與否。本發明的調節裝置調節方便、簡單、準直精度高、可行。
圖1是本發明高功率半導體雷射光束調整裝置結構示意圖。其中，I為安裝基板；2為雷射器座架；3、4為六維調節架；5為體光柵(VBG) ；6為光收集器；7為導光系統；8為光譜儀；9為半導體雷射器；10為快軸準直鏡；11為慢軸準直鏡。圖2示出了使用本發明裝置對多光束進行準直前後的光譜對比情況。
具體實施例方式以下結合附圖對發明進一步詳細說明。如圖1所示，本發明一種高功率半導體雷射光束的調整方法如下步驟一:點亮半導體雷射器9，半導體雷射器9發出的光束依次通過快軸準直鏡
10、慢軸準直鏡11之後，入射到體光柵(VBG) 5 ；步驟二:將入射至光柵(VBG) 5後的雷射導入光譜儀8進行光譜測試；步驟三:分別調節快軸準直鏡10、慢軸準直鏡11，直至光譜儀8所測光譜出現明顯的窄化，則半導體雷射器9所發射的雷射經過快軸準直鏡10、慢軸準直鏡11準直後後為準直光束；步驟四:固定快軸準直鏡10和慢軸準直鏡11的位置。本發明高功率半導體雷射光束調整裝置包括安裝基板I以及設置在安裝基板I上的雷射器座架2，兩個六維調節架3、4，體光柵(VBG) 5、在體光柵(VBG) 5出射光處設置光收集器6，在光收集器6後端設置導光系統7用於導出光，光譜儀8連接在導光系統7上用於測試光譜。本發明高功率半導體雷射光束調整裝置工作時，將需要進行準直調整的半導體雷射器9放置在雷射器座架2上，將半導體雷射器9的快軸準直鏡10夾持在六維調節架3上，將半導體雷射器9的慢軸準直鏡11夾持在六維調節架4上，點亮半導體雷射器，光束將快、慢軸準直鏡後入射至體光柵(VBG) 5，部分光由體光柵(VBG) 5反射並經快、慢軸準直鏡反饋回半導體雷射器9腔中，形成光反饋系統，透射的光經光收集器6收集後經導光系統7傳輸至光譜儀8中，光譜儀8可測試光譜，調節六維調節架3、4用於調節快軸準直10鏡和慢軸準直鏡11的位置，當光譜儀8測試出光譜出現明顯窄化時，則半導體雷射器9所發射的雷射經過快軸準直鏡10、慢軸準直鏡11後為準直光束，固定快軸準直鏡10、慢軸準直鏡11與半導體雷射器9的相對位置。本實施例使用本發明的方法及裝置調整準直雷射器為發光波長808nm的單巴條半導體雷射器。圖2給出調整該發光波長808nm的單巴條半導體雷射器準直前後的光譜對比情況，從圖中可以看到，光譜明顯地窄化，從物理機理上可以推斷，多光路光束已經完全準直且形成了外腔反饋振蕩。可見，該調整裝置能夠方便、高精度地實現多光束準直。
權利要求
1.一種高功率半導體雷射光束準直調整方法，包括以下步驟: 1)點亮半導體雷射器，各個發光點發出的光束依次通過快軸、慢軸準直鏡之後，入射到體光柵(VBG)； 2)將入射至體光柵(VBG)後的雷射導入光譜儀進行光譜測試； 3)分別調節快軸、慢軸準直鏡，直至光譜儀所測光譜出現明顯的窄化，則半導體雷射器所發射的雷射經過快慢、慢軸後為準直光束； 4)固定快軸、慢軸準直鏡位置。
2.基於體光柵(VBG)的外腔反饋式多光束準直調整裝置，其特徵在於:包括安裝基板以及設置在安裝基板上的雷射器座架和用以分別調整及固定快軸準直鏡、慢軸準直鏡位置的調節工具、以及沿雷射出射光路依次設置的體光柵(VBG)、光收集器、導光系統，經體光柵透射並被光收集器收集的雷射通過導光系統導入光譜儀。
3.根據權利要求2所述的外腔反饋式多光束準直調整裝置，其特徵在於:所述調節工具採用六維調節架夾持固定快軸、慢軸準直鏡。
4.根據權利要求2所述的外腔反饋式多光束準直調整裝置，其特徵在於:所述光收集器為透鏡、透鏡組或積分球。
5.根據權利要求2所述的外腔反饋式多光束準直調整裝置，其特徵在於:所述導光系統採用光纖、光導管或光波導。
全文摘要
本發明涉及一種高功率半導體雷射光束準直調整方法及裝置，包括以下步驟點亮半導體雷射器，各個發光點發出的光束依次通過快軸、慢軸準直鏡之後，入射到體光柵(VBG)，將入射至體光柵(VBG)後的雷射導入光譜儀進行光譜測試，分別調節快軸、慢軸準直鏡，直至光譜儀所測光譜出現明顯的窄化，則半導體雷射器所發射的雷射經過快慢、慢軸後為準直光束，固定快軸、慢軸準直鏡位置。該發明能夠實現在緊湊的空間內調整多路光束高精度的準直性，同時光譜窄化信號辨別簡單，容易判斷光路準直與否。
文檔編號G02B27/30GK103078248SQ20121059141
公開日2013年5月1日 申請日期2012年12月28日 優先權日2012年12月28日
發明者蔡萬紹, 劉興勝 申請人:西安炬光科技有限公司