CN102435422B - 一种半导体激光器偏振测试方法及其测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种半导体激光器偏振测试方法及其测试系统，以准确测试半导体激光器偏振度及其偏振模式。本发明的方案是：半导体激光器发出的光束经压缩汇聚后入射至偏振分光器件，按照偏振态分光形成透射光和反射光，分别读取透射光功率Pmax和反射光功率Pmin，计算得出半导体激光器偏振度为(Pmax-Pmin)/(Pmax+Pmin)。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体激光器偏振测试方法及其测试系统，尤其涉及对大功率半导体激光器的偏振测试。
背景技术
高功率半导体激光器由于其小体积、高效率、长寿命、大功率等诸多优点，被广泛应用于医疗、工业加工等许多领域。封装质量是半导体激光器质量的重要影响因素。
芯片封装工艺作为激光器制作的重要工艺，是高功率半导体激光器应用的重要限制因素，其质量严重影响半导体激光器的输出特性，如器件的功率、波长、和偏振特性，同时影响半导体激光器的可靠性和寿命。
但是，在半导体激光器阵列的封装过程中，由于热沉材料与芯片的膨胀系数的差异，会对阵列引入额外的应力，对激光器的阈值电流、偏振等特性造成影响，从而降低激光器的寿命。应力会造成半导体激光器阵列中各发光单元的相对位移，使得本来平直的阵列发生了“弯曲”，影响了发射光束的质量，增加了后端准直、耦合的难度。所以，测量封装过程中引入的应力，进而指导封装工艺的改进，具有十分重要的意义。
半导体激光器的偏振特性主要由两个因素决定，一是量子阱材料增益的偏振依赖性，二是激光腔模式的偏振特性。由于材料生长的均匀性，可以认
为在未经封装的半导体激光器芯片中，偏振度在整个bar条内是均匀的。由于封装工艺中焊接温度以及芯片与热沉两种材料的膨胀系数不同等因素，会导致导致发射光束偏振度的变化。测量半导体激光器的偏振度可以反应封装工艺质量。
《中国激光》“半导体激光器阵列偏振特性及其与应力关系的实验研究”(Vol.36，No.5，May，2009)中介绍了一种半导体激光器阵列偏振特性的测试方法，是激光光束或阈值下的荧光光束经过偏振片，照射到CCD相机上，然后将偏振片旋转90，记录结果，得到偏振度的值，此种方法无法判断偏振模式，且偏振片无法承受大功率激光，难以测试大功率半导体激光器偏振度。
发明内容
本发明旨在提供一种半导体激光器偏振测试方法及其测试系统，以准确测试半导体激光器偏振度及其偏振模式。
本发明的技术方案如下：
一种半导体激光器偏振测试方法：半导体激光器发出的光束经压缩会聚后入射至偏振分光器件，按照偏振态分光形成透射光和反射光；分别读取透射光功率和反射光功率将功率较大的记为Pmax，功率较小的记为Pmin，计算得出半导体激光器偏振度为(Pmax-Pmin)/(Pmax+Pmin)。
上述压缩会聚可以是快轴压缩或者快轴和慢轴一起压缩压缩。
上述偏振分光器件最好采用偏振立方体分光器，使P态偏振光透射，而S态偏振光被反射。
一种半导体激光器偏振测试系统，包括在半导体激光器出射光路上依次设置的会聚透镜聚、偏振分光器件，在偏振分光器件的透射方向和反射方向上分别设置有功率探测装置。
上述功率探测装置可以采用功率计、或者光电探测器和数据采集卡的组合、或者光电探测器和万用表的组合。
上述的偏振分光器件优选偏振立方体分光器，这样能够使P态偏振光透射，S态偏振光被反射。
上述会聚透镜为柱面透镜、球面透镜或者非球面透镜。
本发明具有以下优点：
1、测试准确性、重复性以及精度较好。
2、能够适用于测试大功率激光器的偏振度。
附图说明
图1为本发明原理图；
图2本发明实施例一结构示意图；
图3为本发明实施例二结构示意图；
图4为本发明实施例一功率测试结果；
图5为本发明实施例一偏振度测试结果；
图6为本发明实施例二功率测试结果；
图7为本发明实施例二偏振度测试结果。
具体实施方式
本发明采用的方案是：半导体激光器所发出的光经过和发光面中心在同一水平面的柱面透镜压缩汇聚，经压缩汇聚后的光束入射到偏振立方体分光器上，然后读取功率计1上的数值Pmax，功率计2上的读数Pmin，计算得出半导体激光器偏振度为(Pmax-Pmin)/(Pmax+min)。
半导体激光器所发出光束通过柱面透镜进行快轴压缩汇聚或者快慢轴压缩汇聚，经过压缩汇聚后的光束入射至偏振立方体分光器上，偏振立方体分光器对激光按照偏振态不同进行分光，P偏振光通过偏振立方体分光器，S偏振光被偏振立方体分光器进行反射，用功率探测装置1探测通过偏振立方体分光器P偏振态的功率，用功率探测装置2探测被偏振立方体分光器反射后的S偏振态的功率，偏振度为(Pmax-Pmin)/(Pmax+min)。
通过此种方法可直接判断半导体激光器是TE模式还是TM模式。
偏振立方体分光器由两个直角棱镜组成，其中一块的斜面上镀有电介质多层偏光膜。偏振立方体分光器允许P偏振光通过，而S偏振光全部被反射。实施例一
如图2所示，图2为本发明实施例一的结构示意图，半导体激光器发光的激光束经过柱面透镜进行快轴压缩会聚后入射至偏振分光器件，偏振分光器件采用偏振立方体分光器，使P态偏振光透射，而S态偏振光被反射。用功率探测器及万用表分别测试态透射光和S反射光的光功率较大的记为Pmax，功率较小的记为Pmin，计算得出半导体激光器偏振度为(Pmax-Pmin)/(Pmax+Pmin)，图4为本实施例功率测试的结果，本实施例测试的半导体激光器功率为40W左右，，图5为本实施例偏振度测试结果，透射光的功率比反射光的功率大，因此，该半导体激光器是TE模式；测试的平均偏振度为93.07％，最大偏振度为93.39％，最小偏振度为92.86％。
实施例二
如图3所示，图3为本发明实施例一的结构示意图，半导体激光器发光的激光束经过球面透镜和非球面透镜分别进行快轴和慢轴压缩会聚后入射至偏振分光器件，偏振分光器件采用偏振立方体分光器，使P态偏振光透射，而S态偏振光被反射。用功率探测器及万用表分别测试态透射光和S反射光的光功率较大的记为Pmax，功率较小的记为Pmin，计算得出半导体激光器偏振度为(Pmax-Pmin)/(Pmax+Pmin)，图6为本实施例的功率测试结果，本实施例测试的半导体激光器功率为60W左右，图7为本实施例偏振度测试结果，本实施例中透射光的功率比反射光的功率大，因此，该半导体激光器是TE模式；测试的平均偏振度为94.85％，最大偏振度为98.31％，最小偏振度为93.72％。
Claims (4)
1.一种半导体激光器偏振测试方法，其特征在于：半导体激光器发出的光束经压缩会聚后入射至偏振分光器件，按照偏振态分光形成透射光和反射光，分别读取透射光功率和反射光功率将功率较大的记为Pmax，功率较小的记为Pmin，计算得出半导体激光器偏振度为（Pmax-Pmin）/（Pmax+Pmin）；
所述偏振分光器件采用偏振立方体分光器，使P态偏振光透射，而S态偏振光被反射。
2.根据权利要求1所述的半导体激光器偏振测试方法，其特征在于：所述压缩会聚是进行快轴压缩或者快轴和慢轴一起压缩。
3.半导体激光器偏振测试系统，其特征在于：包括在半导体激光器出射光路上依次设置的会聚透镜、偏振分光器件，在偏振分光器件的透射方向和反射方向上分别设置有功率探测装置；所述的偏振分光器件为偏振立方体分光器，能够使P态偏振光透射，S态偏振光被反射；
所述功率探测装置是功率计、或者光电探测器和数据采集卡的组合、或者光电探测器和万用表的组合。
4.根据权利要求3所述的半导体激光器偏振测试系统，其特征在于：所述会聚透镜为柱面透镜、球面透镜或者非球面透镜。
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