CN103308278A - 一种测量半导体巴条激光器近场非线性效应的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种测量半导体巴条激光器近场非线性效应的方法，半导体激光器巴条发出的光通过柱透镜的作用，将光打远放大，随后通过调整单个半导体激光器管芯的位置，使每个导体激光器管芯发射出来的光达到同一直线上，通过分别记录调整每个导体激光器管芯的上、下位移尺寸，绘制出半导体激光器巴条的发光区形状，从而测量出巴条的近场非线性效应。

Description

一种测量半导体巴条激光器近场非线性效应的方法
技术领域
本发明涉及一种测量半导体巴条激光器近场非线性效应的方法，属于半导体激光器技术领域。
背景技术
二十世纪60年代，随着激光的问世，激光技术在各个领域中得到广泛的应用。其中半导体激光器具有体积小、重量轻、效率高、寿命长、易于调制及价格低廉等优点，在工业、医学和军事领域得到了广泛的应用，如材料加工、光纤通讯、激光测距、目标指示、激光制导、激光雷达、空间光通信等。高功率半导体激光器可用来泵浦固体激光器光纤激光器，也可直接用于材料处理如焊接、切割、表面处理等。为了进一步拓宽半导体激光器的应用领域，不断提高激光器的输出功率，半导体激光器从单发射腔发展为多个发光单元的巴条。随着激光器输出功率的提高，对半导体激光器的热管理、热设计、封装等技术提出了更高的要求。表征巴条半导体激光器主要特性的参数有输出功率、光谱宽度、波长、近场非线性、光电转换效率、近场和远场、寿命等。其中近场非线性是影响半导体巴条激光器与光学器件耦合效率的重要因素，测量近场非线性效应是巴条激光器参数的重要工作。
近场非线性效应是由巴条和热沉之间热膨胀系数失配的热应力造成，每个发光点不在一条直线上，从而导致整体发光弯曲。近场非线性效应给巴条激光器光束耦和光束整形带来了巨大的挑战，已成为限制半导体激光器阵列增大的最主要障碍。近场非线性严重使巴条激光器的光纤耦合效率降低，增加了快轴准直透镜的离轴像差，通常5微米的进场非线性效应能使光束质量下降一倍，严重影响半导体激光器光束传播，聚焦和整形，给体全息光栅稳频技术等对近场非线性比较敏感的应用带来不利影响。
现有测量近场非线性的方法是，一般采用准直放大后的光斑经过软件分析得到近场非线性效应的具体数值，现场操作性差，而本发明是通过改变激光器位置达到光斑一条直线，可直观的记录出近场非线性效应值。
中国专利CN1821798A涉及一种半导体激光近、远场分布观测装置，该专利主要叙述了如何观察激光器端面的情况，并且该专利主要针对激光器单管芯的观测，没有对激光器巴条近场非线性效应提出合适的测量方案.
中国专利CN102109571A中提出半导体激光器特性测试系统，其中有近场光斑测试模块，包括光学准直，光学镜筒和CCD相机；被测是激光器发出的光通过光学准直系统准之后通过光学镜筒在CCD相机上成像，相机将得到的图片进行处理判断进厂光强的强弱。此方法激光器巴条发出的光经过的光学系统较多，已经产生像差，产生相差后的光经过图片处理得到的近场非线性有较大误差。并且该系统复杂，可操作性差。
郭林辉等人于2009年2月发表在《强激光与粒子束》第2期第21上的《大功率二极管激光线阵的“smile”测量方法》中介绍了一种“smile”测量方法，该方法中二极管激光线阵发出的光经过快轴压缩透镜准直，再经过两个柱面透镜，对激光线阵在慢轴方向上压缩成像，经过衰减镜将激光功率衰减到适合CCD测量范围。该方法中通过的镜子数量过多，其测量过程本身已经造成了像差，测量后的“smile”易受到测量像差的影响，并且这种方法复杂，可操作性差。
发明内容
发明概述
针对现有技术所存在的不足，本发明提供一种结构简单，可操作性强的测量半导体巴条激光器近场非线性效应的方法。半导体激光器巴条发出的光通过柱透镜的作用，将光打远放大，随后通过调整单个半导体激光器管芯的位置，使每个导体激光器管芯发射出来的光达到同一直线上，通过分别记录调整每个导体激光器管芯的上、下位移尺寸，绘制出半导体激光器巴条的发光区形状，从而测量出巴条的近场非线性效应。
本发明的技术方案如下：
一种测量半导体巴条激光器近场非线性效应的方法，包括以下步骤：
(1)将半导体激光器巴条固定到调节架上，所述调节架具有上、下、左、右和平面旋转五维调节功能，对固定在上面的半导体激光器巴条按上、下、左、右和平面旋转五维调节，并且在上、下调节方向上的可读精度为微米；
(2)在半导体激光器巴条发光区前端放置柱透镜，调节半导体激光器巴条的位置，使其发出来的光经过柱透镜作用后呈快轴直线型；
(3)在半导体激光器巴条出光方向上放置接收屏，在接收屏上且与半导体激光器巴条等高的位置划水平直线；
(4)调节半导体激光器巴条的上、下位置，分别使半导体激光器巴条中的每个半导体激光器所发出的光斑打到接收屏的直线上，同时记录调节架所读出的上下尺寸刻度；
(5)绘制半导体激光器巴条的近场线型：以半导体激光器巴条中每个半导体激光器的直线排列位置为横坐标，以每个半导体激光器所发出的光斑到达接收屏上的直线时上下调节高度为纵坐标，将步骤(4)中所记录的上下尺寸刻度绘制在上述的坐标系中，绘制成曲线，得到半导体激光器巴条的近场线型，得出该半导体巴条激光器的近场非线性效应。
根据本发明优选的，所述的柱透镜为平凸柱透镜或圆柱透镜。
根据本发明优选的，所述圆柱透镜为62.5/125渐变型通信光纤，在圆柱透镜的整个侧面蒸镀有增透膜。
根据本发明优选的，所述接收屏为白纸。
根据本发明优选的，步骤(4)所述使半导体激光器巴条中的每个半导体激光器所发出的光斑打到接收屏的直线上，是指所述各个光斑的水平中心线与接收屏上的直线重合。
根据本发明优选的，所述半导体激光器巴条和柱透镜的距离为17-23μm；柱透镜和接收屏之间的距离为20-40cm。激光通过柱透镜压缩后调整为线型光斑，调节使线型光斑的中心与接收屏上的直线重合即可。
本发明的优点：
本发明利用半导体激光器巴条发出的光通过柱透镜的作用，将光打远放大，随后通过调整单个半导体激光器管芯的位置，使每个导体激光器管芯发射出来的光达到同一直线上，通过分别记录调整每个导体激光器管芯的上、下位移尺寸，绘制出半导体激光器巴条的发光区形状，从而测量出巴条的近场非线性效应。该方法测量简便易行、可操作性强，不受大型检测仪器的约束限制，而且所述半导体激光器巴条发出的光仅通过单个柱透镜便可实现测量实验，使测量后的“smile”不易受到测量像差影响，大大提高了现场操作的测量精度。
附图说明
图1为本发明在实施时，所述半导体激光器巴条、柱透镜和接收屏的排列示意图；
图2为图1的俯视图；
图3为本发明在实施时，所述半导体激光器巴条发出光在接收屏上打出的光斑。
在图1-3中，1、半导体激光器巴条；2、柱透镜；3、接收屏；4-22、分别为半导体激光器巴条的19个光斑。
具体实施方式
下面结合实施例和说明书附图对本发明做详细的说明，但不限于此。
实施例1中所述的半导体巴条激光器包括19个导体激光器管芯，将每个导体激光器管芯发出光经柱透镜后打在接收屏上的光斑分别顺序标记为4-22。
实施例1、
(1)将半导体激光器巴条固定到调节架上，所述调节架具有上、下、左、右和平面旋转五维调节功能，对固定在上面的半导体激光器巴条按上、下、左、右和平面旋转五维调节，并且在上、下调节方向上的可读精度为微米；
(2)在半导体激光器巴条发光区前端放置柱透镜，调节半导体激光器巴条的位置，使其发出来的光经过柱透镜作用后呈快轴直线型；所述的柱透镜为圆柱透镜，所述圆柱透镜为62.5/125渐变型通信光纤，在圆柱透镜的整个侧面蒸镀有增透膜；所述半导体激光器巴条和柱透镜的距离为17μm；
(3)在半导体激光器巴条出光方向上放置接收屏，在接收屏上且与半导体激光器巴条等高的位置划水平直线；所述接收屏为白纸；所述柱透镜和接收屏之间的距离为20cm；
(4)调节半导体激光器巴条的上、下位置，分别使半导体激光器巴条中的每个半导体激光器所发出的光斑打到接收屏的直线上，即所述各个光斑的水平中心线与接收屏上的直线重合，同时记录调节架所读出的上下尺寸刻度y；
调节半导体激光器巴条的上、下位置，使4号光斑达到接收屏的直线上，如图3所示，记录4号光斑的位置为(x4，y4)；
调节半导体激光器巴条的上、下位置，使5号光斑达到接收屏的直线上，记录5号光斑的位置为(x5，y5)；
按照以上方法测量其它光斑达到接收屏的直线上时，调节架所读出的上下尺寸刻度y，分别记为，
6号光斑的位置为(x6，y6)；
7号光斑的位置为(x7，y7)；
8号光斑的位置为(x8，y8)；
9号光斑的位置为(x9，y9)；
10号光斑的位置为(x10，y10)；
11号光斑的位置为(x11，y11)；
12号光斑的位置为(x12，y12)；
13号光斑的位置为(x13，y13)；
14号光斑的位置为(x14，y14)；
15号光斑的位置为(x15，y15)；
16号光斑的位置为(x16，y16)；
17号光斑的位置为(x17，y17)；
18号光斑的位置为(x18，y18)；
19号光斑的位置为(x19，y19)；
20号光斑的位置为(x20，y20)；
21号光斑的位置为(x21，y21)；
22号光斑的位置为(x22，y22)；
(5)绘制半导体激光器巴条的近场线型：以半导体激光器巴条中每个半导体激光器的直线排列位置为横坐标x，以每个半导体激光器所发出的光斑到达接收屏上的直线时上下调节高度为纵坐标y，将步骤(4)中所记录的上下尺寸刻度y绘制在上述的坐标系中，绘制成曲线，得到半导体激光器巴条的近场线型，测量出纵坐标y与y1的最大偏差即为该半导体巴条激光器的近场非线性效应。
实施例2、
如实施例1所述的一种测量半导体巴条激光器近场非线性效应的方法，其不同之处在于：所述的柱透镜为平凸柱透镜；所述半导体激光器巴条和柱透镜的距离为20μm；柱透镜和接收屏之间的距离为30cm。
实施例3、
如实施例1所述的一种测量半导体巴条激光器近场非线性效应的方法，其不同之处在于：所述半导体激光器巴条和柱透镜的距离为23μm；柱透镜和接收屏之间的距离为40cm。

Claims (6)

1.一种测量半导体巴条激光器近场非线性效应的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将半导体激光器巴条固定到调节架上，所述调节架具有上、下、左、右和平面旋转五维调节功能，对固定在上面的半导体激光器巴条按上、下、左、右和平面旋转五维调节，并且在上、下调节方向上的可读精度为微米；
(2)在半导体激光器巴条发光区前端放置柱透镜，调节半导体激光器巴条的位置，使其发出来的光经过柱透镜作用后呈快轴直线型；
(3)在半导体激光器巴条出光方向上放置接收屏，在接收屏上且与半导体激光器巴条等高的位置划水平直线；
(4)调节半导体激光器巴条的上、下位置，分别使半导体激光器巴条中的每个半导体激光器所发出的光斑打到接收屏的直线上，同时记录调节架所读出的上下尺寸刻度；
(5)绘制半导体激光器巴条的近场线型：以半导体激光器巴条中每个半导体激光器的直线排列位置为横坐标，以每个半导体激光器所发出的光斑到达接收屏上的直线时上下调节高度为纵坐标，将步骤(4)中所记录的上下尺寸刻度绘制在上述的坐标系中，绘制成曲线，得到半导体激光器巴条的近场线型，得出该半导体巴条激光器的近场非线性效应。
2.根据权利要求1所述一种测量半导体巴条激光器近场非线性效应的方法，其特征在于，所述的柱透镜为平凸柱透镜或圆柱透镜。
3.根据权利要求2所述一种测量半导体巴条激光器近场非线性效应的方法，其特征在于，所述圆柱透镜为62.5/125渐变型通信光纤，在圆柱透镜的整个侧面蒸镀有增透膜。
4.根据权利要求1所述一种测量半导体巴条激光器近场非线性效应的方法，其特征在于，所述接收屏为白纸。
5.根据权利要求1所述一种测量半导体巴条激光器近场非线性效应的方法，其特征在于，步骤(4)所述使半导体激光器巴条中的每个半导体激光器所发出的光斑打到接收屏的直线上，是指所述各个光斑的水平中心线与接收屏上的直线重合。
6.根据权利要求1所述一种测量半导体巴条激光器近场非线性效应的方法，其特征在于，所述半导体激光器巴条和柱透镜的距离为17-23μm；柱透镜和接收屏之间的距离为20-40cm。
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