[實用新型]一種三維激光器光束特性測試裝置

有效

• 申請號: 201220518479.4
• 申請日: 2012-10-10
• 公開（公告）號: CN202853881U
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 張普;劉興勝;吳迪;宗恒軍
• 申請（專利權）人: 西安炬光科技有限公司
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 陳廣民

技術領域

本實用新型屬于激光器測試領域，涉及一種半導體激光器三維光束特性測試裝置。

背景技術

半導體激光器由于具有體積小、重量輕、直接采用電驅動、電光轉換效率高、壽命長等優點，在工業加工、激光醫療、激光顯示、激光測距、激光雷達、激光制導等領域獲得了越來越為廣泛的應用。但是半導體激光器由于其特殊的有源區波導結構，快軸發散角比較大，而且快慢軸光束不對稱，導致其輸出光束的質量比較差，因此半導體激光器的光束質量成為制約其應用的關鍵瓶頸之一。研究改進半導體激光器的光束質量，必須準確獲取其快慢軸發散角、束腰半徑等信息，因此對半導體激光器光束特性的測量就越來越為人們所關注。多年來，人們提出了多種測試半導體發散角的方法。其中常用的測試方法有：

(1)直接測量法

直接測量法主要包括兩種

a)垂直定距測量法(半導體激光器參數測量裝置[200510115043]專利)。即保持激光器發光點與激光探測垂直距離為一固定值，以水平運動的方式，將激光探測器以垂直于激光器發光軸線的垂直平面移動至激光器發光范圍區域，測量不同位置處的激光器光功率，達到光束特性測試的目的。但是這種方法測試指向比較單一，各測試點參考位置相對與半導體激光器發光點的絕對位置不同，導致各點測試誤差比較大。

b)CCD測量法(激光光束發散角測試方法[01108756.0]專利)。距半導體激光器發光點一定距離處設置CCD攝像機，CCD攝像機鏡頭接收中心與半導體激光器發光點保持同心，在半導體激光器發光后，通過圖形采集的方式得到半導體激光器發光的區域。這種方法能夠直觀的測量出半導體激光器的發光區域，但是受到CCD本身尺寸與成本的限制，只適用于測量較小功率的半導體激光器光束特性參數。

(2)間接測量法(基于單片機的激光光束特性光斑直接測量系統，《光電技術應用》2004-10)。即被檢測激光在一定距離照射漫反射靶板，同時觸發信號送GPS時統，以記錄激光脈沖發射時刻。光電探測器接收脈沖激光信號，經測頻、延時后向圖像攝取設備(CCD攝像機或熱像儀)發出觸發信號，使其記錄激光光斑圖像。記錄完畢后由專用軟件對各幀圖像進行處理得到各脈沖的光束特性光斑參數。這種方法適用于測量較大功率半導體激光器產品，但是探測器響應時間較長，達10⁵量級，對極端脈沖激光探測(如10ns)效率低，實時性較差，測量精度也不高。

目前現有的光束特性測量方法及裝置在應用過程中均存在一定的局限性，例如測量精度差、測試耗時較長、僅適用于小功率半導體激光器。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術中的缺點，提出一種簡便實用的三維半導體激光器光束特性測試裝置，采用該測試裝置能夠得到整個半導體激光器光束特性實時曲線，并直觀地描述半導體激光器的光束特性，從而實現對半導體激光器的空間光束特性參數的測量。

本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的：

一種三維激光器光束特性測試裝置，其特殊之處在于：包括半球形光束接收裝置；半導體激光器的輸出端位于該半球形光束接收裝置的球心，半球形光束接收裝置面向半導體激光器分布有多個微型光接收器，各個微型光接收器分別接有微型探測器。

基于上述基本技術方案，本實用新型還做了如下優化限定和改進：

上述多個微型光接收器均勻分布，各個微型光接收器與半導體激光器的輸出端之間的距離相等。

上述微型光接收器可以為光纖、光波導等器件；上述微型探測器可以采用光電二極管、光電倍增管等光電轉換器件。

上述三維激光器光束特性測試裝置的測試精度與微型光接收器及微型探測器的數目有關。微型光接收器及微型探測器的數量越大，測試結果越精確。

采用上述測試裝置實現三維激光器光束特性測試的方法如下：

1)半導體激光器的位置保持固定，測量、記錄半球形光束接收裝置上每個微型光接收器的光強，得到所有微型光接收器對應的光強數據；

2)對數據進行分析處理，獲得表征半導體激光器光束特性的信息(空間光強分布、快軸發散角、慢軸發散角等)。

本實用新型具有以下有益效果：

1)采用本實用新型能夠精確測量半導體激光器在三維空間的光束特性參數；

2)采用本實用新型進行直接測量，具有較高的測試精度與可靠性；

3)采用本實用新型在激光器功率探測的過程中，能夠保持半導體激光器發光點與探測器之間的絕對距離不變，等距的測量半導體激光器發光點光束特性各點處的光強信息。