[發明專利]大功率半導體堆棧笑臉校正及線寬壓窄裝置及方法

有效

• 申請號: 201611122343.0
• 申請日: 2016-12-08
• 公開（公告）號: CN106707503B
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發明（設計）人: 王紅巖;申成;楊子寧;張煊喆;寧禹;許曉軍
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: G02B27/00
• 分類號: G02B27/00;G02B27/09;G02B5/30;G02B27/30
• 代理公司: 長沙七源專利代理事務所(普通合伙)43214
• 代理人: 吳婷

1.一種大功率半導體堆棧笑臉校正及線寬壓窄裝置，其特征在于：所述裝置包括由大功率半導體堆棧組成的激光源(11)、快軸準直裝置(21)、笑臉校正反射式相位板(31)、像差補償反射式相位板(41)、凹透鏡(51)、凸透鏡(52)、面光柵(61)；所述激光源(11)發射含有笑臉效應的單一波長的光束，經由所述快軸準直裝置(21)準直后，使其平行向前傳播；所述笑臉校正反射式相位板(31)的反射面以與所述快軸準直裝置(21)發射的平行光束成135度角的方式放置在平行光束的光路上，用于消除笑臉效應，使光束變平整；所述像差補償反射式相位板(41)的反射面以與從笑臉校正反射式相位板(31)反射的平行光束成135度角的方式放置在平行光束的光路上，用于補償由笑臉校正反射式相位板(31)引入的像散、慧差等軸外像差；所述凹透鏡(51)和凸透鏡(52)均垂直放置在平行光束的光路中，凹透鏡(51)置于靠近所述像差補償反射式相位板(41)的一側，凸透鏡(52)置于遠離所述像差補償反射式相位板(41)的一側，共同構成光束望遠放大系統，用于在空間上放大半導體光束，以提高系統的光譜分辨率；所述面光柵(61)以其法線與從所述光束望遠放大系統出射的平行光束成閃耀角的方式放置在平行光束的光路上，用于鎖定需要的波長，壓窄半導體光束的線寬；

所述笑臉校正反射式相位板(31)的設計方法包括如下步驟：

S1拍攝出由大功率半導體堆棧組成的激光源(11)的笑臉圖樣：在激光源(11)全功率運行情況下，依次拍攝每根巴條的光束偏差圖像；

S2根據單根巴條光束偏差圖像擬合出笑臉像差表達式，具體步驟如下：

S2.1在電腦上將單根巴條的光束偏差圖像轉換成一系列數據點，這些點由平面二維坐標和光強組合而成，坐標原點為圖像左下方的初始點；

S2.2檢索光強值，得到光強最大值I_max，然后以0.5I_max為閾值確定發光元的Q個分布區域，選取這Q個分布區域的中心點作為數據擬合點，坐標分別為(X₁,Y₁)、(X₂,Y₂)、(X₃,Y₃)、…、(X_Q,Y_Q)；

S2.3計算各擬合點相對圖像中心縱坐標的偏差值ΔY₁、ΔY₂、ΔY₃、…、ΔY_Q，這些偏差值可以分解為常函數Y＝1、正弦函數和余弦函數三種基本像差，所述正弦函數和余弦函數的頻率均為m，需根據實際情況調整，所述正弦函數和余弦函數的初始相位為

S2.4首個擬合偏差值的對應點為所述三種基本像差中首個數值點，后面的Q-1個擬合偏差值依次對應相應橫坐標處三種基本像差中的Q-1個數值點，擬合得到所述三種基本像差的權重因子，依次為a₁、a₂、a₃，滿足以下兩個條件：①a₁+a₂+a₃＝1；②各點的擬合偏差和最小；

S2.5根據擬合得到的所述三種基本像差的權重因子，得到笑臉像差表達式為：

S3根據擬合得到的笑臉像差表達式設計單根巴條光束的校正面：所述三種基本像差可以通過三種對應基本面型來校正，根據笑臉像差表達式，可以確定三種基本面型所占的比重，將其疊加即可得到單根巴條的校正面；

S4設計整塊笑臉校正反射式相位板：重復S2和S3，設計出P根巴條光束的校正面；將設計出的P根巴條光束的校正反射面等間距地依次排列起來，此間距與各巴條間距相同，固定在同一塊基底上，最終得到一塊完整的笑臉校正反射式相位板。

2.根據權利要求1所述大功率半導體堆棧笑臉校正及線寬壓窄裝置，其特征在于：所述由大功率半導體堆棧組成的激光源(11)由P根巴條組成，P≥2，各巴條間距相等，約為400um；每根巴條由Q個發光元一維線性排列組成，Q≥10，各發光元間距相等，約為140um。