[實用新型]一種半導(dǎo)體激光器中微光學(xué)透鏡實現(xiàn)精密裝調(diào)的在線監(jiān)測裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420481418.4
• 申請日: 2014-08-26
• 公開（公告）號: CN204101825U
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐淳;余俊宏;郭林輝;呂文強(qiáng);譚昊;呂華玲;高松信;武德勇
• 申請（專利權(quán)）人: 中國工程物理研究院應(yīng)用電子學(xué)研究所
• 主分類號: G02B27/62
• 分類號: G02B27/62
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 卿誠;吳彥峰

技術(shù)領(lǐng)域

　　本實用新型涉及激光技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，尤其是一種半導(dǎo)體激光器中微光學(xué)透鏡實現(xiàn)精密裝調(diào)的在線監(jiān)測裝置。

背景技術(shù)

在現(xiàn)有技術(shù)中，由于半導(dǎo)體激光器具有電光轉(zhuǎn)換效率高、可靠性好、小型化等優(yōu)點(diǎn)，在激光泵浦源和直接應(yīng)用等方面均得到迅速發(fā)展及廣泛應(yīng)用，特別是作為固體激光器和光纖激光器的泵浦源，推動了全固態(tài)激光器的快速發(fā)展。半導(dǎo)體激光器由于本身的非軸對稱波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致兩個軸向的發(fā)散角較大且不對稱，嚴(yán)重影響其亮度及光束質(zhì)量，發(fā)散角和指向性的精密控制是半導(dǎo)體激光器走向后端應(yīng)用的先決基礎(chǔ)條件。

微光學(xué)透鏡（FAC透鏡、SAC透鏡、BTS透鏡等）具有結(jié)構(gòu)小巧、重量輕、準(zhǔn)直耦合效率高等優(yōu)點(diǎn)，是半導(dǎo)體激光器光束實現(xiàn)高指向精度、低發(fā)散精密準(zhǔn)直的首選器件，但該類器件由于焦距小、尺寸小等特點(diǎn)導(dǎo)致其裝配精度要求很高，一般要求位移軸向為亞微米量級、旋轉(zhuǎn)軸向亞毫弧度量級。目前國內(nèi)外針對半導(dǎo)體激光器微光學(xué)透鏡精密裝調(diào)的監(jiān)測系統(tǒng)無法同時實現(xiàn)對微光學(xué)透鏡六軸變化量的在線監(jiān)測，需要在微光學(xué)透鏡裝調(diào)過程中來回切換光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)，且無法準(zhǔn)確監(jiān)測位移軸和旋轉(zhuǎn)軸的相互影響，無法達(dá)到半導(dǎo)體激光器發(fā)散角和指向性的精密控制要求。

因此半導(dǎo)體激光器中微光學(xué)透鏡精密裝調(diào)的實時精確在線監(jiān)測一直是半導(dǎo)體激光器實現(xiàn)發(fā)散角和指向性精密控制的一項關(guān)鍵技術(shù)。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的，就是針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，而提供一種半導(dǎo)體激光器中微光學(xué)透鏡實現(xiàn)精密裝調(diào)的在線監(jiān)測裝置及其使用方法的技術(shù)方案，該方案將微光學(xué)透鏡固定到六軸精密調(diào)節(jié)架上，采用CCD作為光斑數(shù)據(jù)采集元件，基于光束分束原理，在微光學(xué)透鏡精密裝調(diào)過程中，同時在線監(jiān)測近場和遠(yuǎn)場光斑數(shù)據(jù)，利用近場CCD光斑數(shù)據(jù)變化作為微光學(xué)透鏡旋轉(zhuǎn)軸的最佳空間位置判據(jù)，利用遠(yuǎn)場CCD光斑數(shù)據(jù)變化作為微光學(xué)透鏡位移軸的最佳空間位置判據(jù)，可實現(xiàn)半導(dǎo)體激光器快慢軸光束發(fā)散角和指向性的精密控制。

本方案是通過如下技術(shù)措施來實現(xiàn)的：

一種半導(dǎo)體激光器中微光學(xué)透鏡實現(xiàn)精密裝調(diào)的在線監(jiān)測裝置，包括有半導(dǎo)體激光器、微光學(xué)透鏡、六軸精密調(diào)節(jié)架、近場分光鏡、近場柱面透鏡、近場CCD、近場PC端、遠(yuǎn)場分光鏡、遠(yuǎn)場柱面透鏡、遠(yuǎn)場CCD、遠(yuǎn)場PC端和吸收池；半導(dǎo)體激光器發(fā)射出的激光束的傳輸路徑上依次設(shè)置有微光學(xué)透鏡、近場分光鏡、遠(yuǎn)場分光鏡和吸收池；半導(dǎo)體激光器發(fā)射出的激光束穿過固定在六軸精密調(diào)節(jié)架上的微光學(xué)透鏡后射向近場分光鏡；被近場分光鏡反射后的激光束穿過近場柱面透鏡后射向近場CCD；近場CCD能將收集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇鼒鯬C端；穿過近場分光鏡的激光束射向遠(yuǎn)場分光鏡；被遠(yuǎn)場分光鏡反射后的激光束穿過遠(yuǎn)場柱面透鏡后射向遠(yuǎn)場CCD；遠(yuǎn)場CCD能將收集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)場PC端；穿過遠(yuǎn)場分光鏡的激光束射向吸收池。

作為本方案的優(yōu)選：近場柱面透鏡的曲率沿半導(dǎo)體激光器的慢軸方向分布；近場分光鏡的透反射比為1:1，射向近場分光鏡的激光束的入射角度為45°±1°。

作為本方案的優(yōu)選：遠(yuǎn)場柱面透鏡的曲率沿半導(dǎo)體激光器的快軸方向分布；遠(yuǎn)場分光鏡的透反射比為7:3；射向遠(yuǎn)場分光鏡的激光束的入射角度為45°±1°。

作為本方案的優(yōu)選：半導(dǎo)體激光器的出光面和近場柱面透鏡間的距離大于近場柱面透鏡焦距的兩倍。

作為本方案的優(yōu)選：在半導(dǎo)體激光器慢軸方向和半導(dǎo)體激光器快軸方向，近場分光鏡的反射光束質(zhì)心與近場柱面透鏡的幾何中心偏差均不大于±0.1mm，近場CCD和近場柱面透鏡的最佳成像距離偏差不大于±1mm。

作為本方案的優(yōu)選：在半導(dǎo)體激光器慢軸方向和半導(dǎo)體激光器快軸方向，遠(yuǎn)場分光鏡的反射光束質(zhì)心與遠(yuǎn)場柱面透鏡的幾何中心偏差均不大于±0.1mm，遠(yuǎn)場CCD和遠(yuǎn)場柱面透鏡的像方焦點(diǎn)偏差不大于±1mm。

本方案的有益效果可根據(jù)對上述方案的敘述得知，由于該方案將微光學(xué)透鏡固定到六軸精密調(diào)節(jié)架上，采用CCD作為光斑數(shù)據(jù)采集元件，基于光束分束原理，在微光學(xué)透鏡精密裝調(diào)過程中，同時在線監(jiān)測近場和遠(yuǎn)場光斑數(shù)據(jù)，利用近場CCD光斑數(shù)據(jù)變化作為微光學(xué)透鏡旋轉(zhuǎn)軸的最佳空間位置判據(jù)，利用遠(yuǎn)場CCD光斑數(shù)據(jù)變化作為微光學(xué)透鏡位移軸的最佳空間位置判據(jù)，可實現(xiàn)半導(dǎo)體激光器快慢軸光束發(fā)散角和指向性的精密控制。

由此可見，本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有系統(tǒng)集成度高、監(jiān)測判據(jù)精密可靠等特點(diǎn)，基于該實用新型實現(xiàn)的低發(fā)散角、高指向性的半導(dǎo)體激光器可應(yīng)用在泵浦固體激光器、醫(yī)療及工業(yè)加工等眾多領(lǐng)域，具有突出的實質(zhì)性特點(diǎn)和顯著地進(jìn)步，其實施的有益效果也是顯而易見的。