[發(fā)明專利]一種激光二極管疊陣中單巴條功率與穩(wěn)定性測量裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710484389.5
• 申請日: 2017-06-23
• 公開（公告）號: CN107144423A
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發(fā)明（設計）人: 廖利芬;麻云鳳;程旺;陳艷中;劉昊;樊仲維
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電研究院
• 主分類號: G01M11/04
• 分類號: G01M11/04
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司11251
• 代理人: 楊學明,顧煒

1.一種激光二極管疊陣中單巴條功率與穩(wěn)定性測量裝置，其特征在于：包括激光二極管疊陣、導光管、平移臺、光分離波導反射器、積分球、測試窗口、功率計和光收集器；

激光二極管疊陣：固定在平移臺上，所述激光二極管疊陣由多個巴條沿快軸方向堆疊而成，不同巴條之間有一定間距，單個巴條發(fā)出的激光在快軸方向發(fā)散角較大，在慢軸發(fā)散角較小；

導光管：當導光管入口與待測巴條對齊后，待測巴條發(fā)出的激光能夠全部耦合進入導光管并傳輸?shù)椒e分球內(nèi)，而其它巴條發(fā)出的激光則不能進入導光管；

平移臺：調(diào)節(jié)平移臺，使激光二極管疊陣中待測單巴條與導光管對齊；

光分離波導反射器：反射掉除待測試巴條以外的其他巴條的激光功率，包括兩組光分離波導反射器，分別位于導光管的上下兩側(cè)，當待測單巴條發(fā)出的激光與導光管對齊時，該待測單巴條上面的巴條發(fā)出的激光全部進入導光管上方的光分離波導反射器內(nèi)，在內(nèi)部傳輸一段距離后經(jīng)通過反射將激光傳輸?shù)焦馐占髦校辉摯郎y單巴條下面的巴條發(fā)出的激光全部進入導光管下方的光分離波導反射器內(nèi)，在內(nèi)部傳輸一段距離后經(jīng)通過反射將激光傳輸?shù)焦馐占髦校?/p>

積分球：對導光管導入的激光功率進行勻化；在積分球上開置測試窗口，放置功率計探頭，待測單巴條通過導光管的激光入射到積分球內(nèi)，在積分球內(nèi)多次反射并勻化；

功率計：測量積分球上測試窗口面積上的激光功率，將測得的功率在積分球內(nèi)表面積分就能夠得到積分球內(nèi)的激光功率；或?qū)⒁幌盗械囊阎β实募す馊肷涞椒e分球內(nèi)，測量功率計的功率，將功率擬合成功率曲線并保存，每次實際測量時，根據(jù)功率計的功率和功率曲線，通過與功率曲線對比并計算求解入射到積分球內(nèi)的激光功率；

調(diào)整平移臺的位置，使激光二極管疊陣中的單巴條依次與導光管對齊，并記錄功率計的激光功率，就能夠測量激光二極管疊陣中全部單巴條的激光功率；通過測試一定時間段內(nèi)的單個巴條功率的變化，就能測試激光二極管疊陣中單巴條功率穩(wěn)定性。

2.根據(jù)權利要求1所述的激光二極管疊陣中單巴條功率與穩(wěn)定性測量裝置，其特征在于：所述激光二極管疊陣中，不同巴條之間的一定間距為1.5mm至20mm。

3.根據(jù)權利要求1所述的激光二極管疊陣中單巴條功率與穩(wěn)定性測量裝置，其特征在于：所述激光二極管疊陣中，巴條的一定間距可以是相同的，也可以是不同的。

4.根據(jù)權利要求1所述的激光二極管疊陣中單巴條功率與穩(wěn)定性測量裝置，其特征在于：所述激光二極管疊陣中單巴條的快軸發(fā)散角的全角范圍為60°至70°，慢軸發(fā)散角的全角范圍10°至12°。

5.根據(jù)權利要求1所述的激光二極管疊陣中單巴條功率與穩(wěn)定性測量裝置，其特征在于：若導光管的側(cè)面不滿足全內(nèi)反射條件，則導光管的側(cè)面需要鍍對應入射光反射角度的高反膜，所述高反膜高于95％，優(yōu)選高于99.9％。

6.根據(jù)權利要求1所述的激光二極管疊陣中單巴條功率與穩(wěn)定性測量裝置，其特征在于：所述光分離波導反射器是透明材料六面體或是將矩形六面體的一個角切成一定角度，單巴條輸出的激光通過入射面入射到反射器內(nèi)后，在斜面上反射，經(jīng)出射面出射。

7.根據(jù)權利要求1所述的激光二極管疊陣中單巴條功率與穩(wěn)定性測量裝置，其特征在于：所述導光管是一種薄片狀矩形波導。

8.根據(jù)權利要求1所述的激光二極管疊陣中單巴條功率及穩(wěn)定性測量裝置，其特征在于：所述導光管的入口距離發(fā)光面的距離l₀由激光二極管疊陣中待測巴條和其相鄰的巴條的間距Δ，以及單巴條的快軸發(fā)散角2θ共同決定，相鄰巴條在快軸方向的重疊點離發(fā)光面的水平距離L與巴條間距Δ和發(fā)散角2θ的關系由下式?jīng)Q定：

導光管的入口距離發(fā)光面的距離l₀應小于L，導光管厚度t滿足：

2l₀tgθ<t<Δ。

9.根據(jù)權利要求1所述的激光二極管疊陣中單巴條功率及穩(wěn)定性測量裝置，其特征在于：所述導光管的入口和出口鍍有增透膜，增透膜的透過率高于95％，優(yōu)選高于99.9％。

10.一種激光二極管疊陣中單巴條功率及穩(wěn)定性測量方法，其特征在于：實現(xiàn)如下，激光二極管疊陣由多個巴條沿快軸方向堆疊而成，導光管設置在待測單巴條正前方，導光管的入口設置在不同巴條發(fā)光面重疊之前，待測單巴條發(fā)出的激光能夠全部耦合進入導光管，而其巴條發(fā)出的激光不能進入導光管；待測單巴條發(fā)出的激光耦合進入導光管以后，通過導光管的出口進入積分球中，部分激光在積分球中多次反射并勻化后，其中一部分功率被積分球上測試窗口連接的功率計接收，將這一部分功率按照積分球的總面積進行積分求和就能得到單個巴條發(fā)出的激光的功率，其它巴條發(fā)出的激光進入光分離波導反射器，在光分離波導反射器的斜邊上發(fā)生反射，進入雜光收集器；通過平移臺移動激光二極管疊陣，依次將激光二極管疊陣中的單個巴條與導光管對齊，就能測試激光二極管疊陣中的各個巴條功率，通過測試一定時間段內(nèi)的單個巴條功率的變化，就能測試激光二極管疊陣中單巴條功率穩(wěn)定性，最后通過數(shù)據(jù)處理及分析，得到激光二極管疊陣單巴條功率及穩(wěn)定性的結果和空間分布圖。