CN1442933A - 稳定大功率半导体激光器输出波长的方法和装置 - Google Patents

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楼祺洪
吴中林
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Abstract

本发明是一种稳定大功率半导体激光器输出波长的方法和装置，主要是采用透过一定波长λ0，即大功率半导体激光器常温下的峰值输出波长的窄带带通滤光片对大功率半导体激光器的输出光波长进行检测，检测结果通过光电转换、模－数转换后交单片机处理，单片机的控制信号再经过数－模转换、信号放大来调节温度控制驱动器供给半导体制冷器工作电流的大小，以稳定大功率半导体激光器管芯的温度，从而稳定激光器的输出波长。本发明能比较可靠地稳定半导体激光器的输出波长。在半导体激光器泵浦的固体激光器中，使泵浦光更有效地被固体激光介质所吸收，从而提高固体激光器的输出稳定性。本发明有较高的实用价值。

Description

稳定大功率半导体激光器输出波长的方法和装置
技术领域：
本发明涉及大功率半导体激光器输出波长的稳定性，是一种稳定大功率半导体激光器输出波长的方法和装置。
技术背景：
大功率半导体激光器的输出波长随着工作温度的变化而发生漂移。在先技术中，为了使大功率半导体激光器安全工作及输出波长趋于稳定，一般采用半导体制冷器对激光器的管壳进行恒温制冷(参见陈梁等人发表的“大功率激光二极管的精密恒温制冷系统”，《激光与红外》第29卷，第四期，1999.8)。这种方法虽然保证了大功率半导体激光器管壳的恒温，而管芯的温度(工作温度)随着工作电流的加大、工作时间的延长有所增高，所以半导体激光器的输出波长将会发生漂移。对于用半导体激光器泵浦的固体激光器，固体激光介质的吸收峰位于某一波长，当半导体激光器的输出波长因管芯温度变化偏离固体激光介质的吸收峰时，固体激光介质对泵浦光能量的吸收就会减少，固体激光器的输出功率将会降低，偏离越多，输出功率下降越大。因此，大功率半导体激光器输出波长的稳定性是一个至关重要的问题。
发明内容：
本发明要解决的技术问题在于克服上述在先技术的不足，提供一种稳定大功率半导体激光器输出波长的方法和装置。
本发明稳定大功率半导体激光器输出波长的方法的实质是采用一定波长λ0(该波长为常温下半导体激光器的峰值输出波长)的窄带带通滤光片对半导体激光器的输出光进行取样检测。当加大半导体激光器的输出功率时，其管芯温度随之增加，输出激光的波长λ将发生红移，即λ＞λ0，通过窄带带通滤光片的光信号将会减弱甚至消失，计算机对输入的数据分析判断后发出一个控制指令，让温度控制驱动器加大制冷电流，加速半导体制冷器对激光器的制冷速度，使管芯的温度迅速下降，从而使半导体激光器红移的输出波长向短波方向移动；当输出波长λ回到λ0时，透过窄带带通滤光片的光信号强度将会增大，单片机根据这种变化，发出控制指令以减小温度控制驱动器输给半导体制冷器的工作电流，使半导体激光器的管芯温度不再下降，使激光器的输出波长稳定在λ0而不再向短波方向移动。
实施上述稳定大功率半导体激光器输出波长的方法的装置，包括大功率半导体激光器和半导体制冷器，其特征是在大功率半导体激光器和半导体制冷器之间还依次设有光信号取样装置、窄带带通滤光片、光电二极管、模—数转换器、单片机、数—模转换器、放大器和温度控制驱动器，上述元部件的关系是：光信号取样装置从大功率半导体激光器取出部分光信号投射到窄带带通滤光片上，经窄带带通滤光片滤光检测，再经过光电二极管转换成电信号，经模—数转换器转换后输入单片机进行处理，单片机输出的控制数字信号经数—模转换器转换，由放大器放大后由温度控制驱动器调节供给半导体制冷器的电流大小。
本发明的技术效果是：
本发明的方法和装置的实质是通过窄带带通滤光片对大功率半导体激光器输出波长进行检测，从而控制半导体激光器的制冷器的工作电流，因而这种控制的依据是大功率半导体激光器输出波长，是其工作状态的本质反映，这种控制最为有效，因此输出波长的漂移很小，在1nm以内。
附图说明：
图1为本发明的原理方框图。
具体实施方式：
本发明装置的原理框图如图1所示，包括：大功率半导体激光器(1)，光信号取样装置(2)，窄带带通滤光片(3)，光电二极管(4)，模—数转换器(5)，单片机(6)，数—模转换器(7)，放大器(8)，温度控制驱动器(9)，半导体制冷器(10)。其工作过程是光信号取样装置(2)从大功率半导体激光器(1)取出部分光信号投射到窄带带通滤光片(3)上，经窄带带通滤光片(3)滤光检测，再经过光电二极管(4)转换成电信号，经模—数转换器(5)转换后输入单片机(6)进行处理，单片机(6)输出的控制数字信号经数—模转换器(7)转换，由放大器(8)放大后调节温度控制驱动器(9)供给半导体制冷器(10)的电流大小。
下面再结合一个具体实施例对本发明作进一步说明。
大功率半导体激光器(1)为连续工作方式，输出功率30W，峰值波长λ0＝808nm，谱线宽度3nm，采样装置(2)用平面反射镜，窄带带通滤光片(3)采用真空镀膜片，其透射波长为808nm，带宽1nm。光信号通过一个光电二极管(4)转换为电信号输入单片机，产生的控制模拟信号经放大器(8)放大后驱动温度控制驱动器(9)里的步进电机来调节温度控制驱动器(9)供给半导体制冷器(10)的制冷电流，以稳定大功率半导体激光器(1)的输出波长。用这种方法可以把半导体激光器的峰值输出波长稳定在1nm的变化范围内。

Claims (2)

1、一种稳定大功率半导体激光器输出波长的方法，其特征是采用透过中心波长为λ0的窄带带通滤光片(3)对大功率半导体激光器(1)的输出波长取样检测，通过半导体激光器的输出波长λ是否偏离窄带带通滤光片(3)的透过波长λ0来反馈控制半导体制冷器(10)的工作电流，从而稳定大功率半导体激光器(1)的管芯温度，稳定其输出波长。
2、根据权利要求1所述的稳定大功率半导体激光器输出波长的方法的装置，包括大功率半导体激光器(1)和半导体制冷器(10)，其特征是在大功率半导体激光器(1)和半导体制冷器(10)之间还依次设有光信号取样装置(2)，窄带带通滤光片(3)，光电二极管(4)，模—数转换器(5)，单片机(6)，数—模转换器(7)，放大器(8)和温度控制驱动器(9)，上述元部件的关系是：光信号取样装置(2)从大功率半导体激光器(1)取出部分光信号投射到窄带带通滤光片(3)上，经窄带带通滤光片(3)滤光检测，再经过光电二极管(4)转换成电信号，经模—数转换器(5)转换后输入单片机(6)进行处理，单片机(6)输出的控制数字信号经数—模转换器(7)转换，由放大器(8)放大后由温度控制驱动器(9)调节供给半导体制冷器(10)的电流大小。
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