[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(shè)計）人: 廖利芬;麻云鳳;程旺;陳艷中;劉昊;樊仲維
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)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(zé)任公司11251
• 代理人: 楊學(xué)明,顧煒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及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，屬于半導(dǎo)體激光器技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

高功率激光二極管(LD)泵浦激光器因其具有的各種優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用。但是，要獲得更高的激光能量輸出，相對于端面泵浦，側(cè)面泵浦是更好的方式。側(cè)面泵浦技術(shù)廣泛應(yīng)用于側(cè)面泵浦激光放大模塊，高功率半導(dǎo)體激光器研制等多個領(lǐng)域。激光二極管泵浦固體激光器具有能量轉(zhuǎn)換效率高、輸出功率高、光束質(zhì)量高、結(jié)構(gòu)緊湊及使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，成為新一代固體激光器的主角。

半導(dǎo)體激光器在運(yùn)行過程中會產(chǎn)生大量熱損耗，由于熱效應(yīng)引起的激光晶體應(yīng)力畸變已成為制約半導(dǎo)體激光器發(fā)展的關(guān)鍵問題之一。半導(dǎo)體激光器的泵浦源陣列的每個發(fā)光單元發(fā)射功率會受到封裝工藝等影響，造成輸出功率不一致，后期封裝后單巴條工作狀態(tài)可能會發(fā)生變化；另外由于LD在選材，研發(fā)工藝等方面的差異，其單巴條輸出功率必然也會存在差異。由于這種差異的存在，LD疊陣或者面陣功率一致性隨之下降，即泵浦光強(qiáng)度分布不均勻，導(dǎo)致晶體對泵浦光的吸收不均勻，引起晶體內(nèi)部熱分布畸變，熱效應(yīng)畸變累積過高將直接影響激光器的效率、輸出光束質(zhì)量，甚至造成激光晶體炸裂等損失。因此有必要對封裝后的陣列中的單巴條進(jìn)行功率及其穩(wěn)定性的測試。

但目前現(xiàn)有技術(shù)，無法對封裝后的LD疊陣的單巴條功率進(jìn)行測試，因此現(xiàn)有的技術(shù)不能解決疊陣封裝后各個單巴條的功率一致性測試問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明技術(shù)解決問題：克服現(xiàn)有技術(shù)的不能測量已經(jīng)封裝的激光二極管疊陣中的單巴條功率的難題，提供一種易于實現(xiàn)的激光二極管疊陣中單巴條功率及穩(wěn)定性測量裝置，能夠采集并測試已經(jīng)封裝好的激光二極管陣列中單巴條的功率及穩(wěn)定性，解決疊陣封裝后各個單巴條的功率測試問題。

本發(fā)明技術(shù)解決方案：一種激光二極管疊陣中單巴條功率與穩(wěn)定性測量裝置，包括：激光二極管疊陣、導(dǎo)光管、平移臺、光分離波導(dǎo)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(dǎo)光管：當(dāng)導(dǎo)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(jìn)入導(dǎo)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(jìn)入導(dǎo)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(dǎo)光管對齊；

光分離波導(dǎo)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(dǎo)反射器，分別位于導(dǎo)光管的上下，當(dāng)待測單巴條發(fā)出的激光與導(dǎo)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(jìn)入導(dǎo)光管上方的光分離波導(dǎo)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(jìn)入導(dǎo)光管下方的光分離波導(dǎo)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(dǎo)光管導(dǎo)入的激光功率進(jìn)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(dǎo)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(dǎo)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。

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。

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。

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°。

若導(dǎo)光管的側(cè)面不滿足全內(nèi)反射條件，則導(dǎo)光管的側(cè)面需要鍍高反膜，所述高反膜高于95％，優(yōu)選高于99.9％。

所述光分離波導(dǎo)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。

所述導(dǎo)光管是一種薄片狀矩形波導(dǎo)。