[發明專利]一種半導體激光器的空間模式檢測系統及檢測方法

有效

• 申請號: 202011603029.0
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112729780B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 林星辰;趙宇;聶真威;韓冰;陳媛;王俊杰
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 長春中科長光知識產權代理事務所(普通合伙) 22218
• 代理人: 高一明;郭婷

本申請涉及半導體激光器技術領域，具體提供一種基于高分辨率雙通光柵光譜儀的空間模式檢測系統以及檢測方法，所述空間模式檢測系統包括準直單元、擴束單元、光束篩選單元、聚焦單元、衍射單元、轉動單元、第一反射鏡、場鏡以及接收屏；通過采用高精度雙通道光柵光譜儀結構，將半導體激光器的模式在空間上分離出來，投射到接收屏上，進一步通過CCD可直觀地觀察出模式分布；本申請提供的檢測系統以及檢測方法能夠有效地檢測半導體激光器的空間模式數量，有助于了解半導體激光器的模式特性、改進優化半導體激光器的設計。

技術領域

本發明涉及半導體激光器技術領域，特別涉及一種半導體激光器的空間模式檢測系統及檢測方法。

背景技術

由于半導體激光器具有體積小、重量輕、可靠性高、電光轉換效率高等優點，使其成為激光加工、激光醫療、激光顯示、激光照明、激光監控等領域的核心光源和支撐技術。在上述這些應用領域中，對半導體激光光源的輸出功率有較高的要求。因此半導體激光器功率的提升，對上述應用具有顯著意義。但是由于半導體激光器特殊的波導結構，其快軸通常為單模輸出，光束質量較好，而慢軸則為多模輸出，多模輸出會嚴重增大發散角，降低光束質量。目前在半導體激光器結構設計上，經常需要考慮慢軸的模式情況，盡量減少模式數量。因此需要一套高效直觀的半導體激光器測試檢測系統，能夠有效地檢測半導體激光器的模式數量、模式分布情況，這對提升半導體激光器光束質量意義重大。

發明內容

基于現有半導體激光器中空間模式復雜難以檢測的問題，本發明提供一種半導體激光器的空間模式檢測系統，所述空間模式檢測系統包括準直單元、擴束單元、光束篩選單元、聚焦單元、衍射單元、轉動單元、第一反射鏡10、場鏡12以及接收屏13；

所述準直單元用于對半導體激光器發射出的激光束進行準直，所述擴束單元用于對準直后的激光束進行擴束；所述準直單元、所述擴束單元以及所述聚焦單元同軸依次排放設置，并與半導體激光器1的發光區的中心保持同軸；

所述光束篩選單元設置在所述擴束單元與所述聚焦單元之間，用于減少通過的激光束；所述聚焦單元用于將通過所述光束篩選單元的激光束聚焦至所述衍射單元上；所述衍射單元固定設置于所述轉動單元上，可由所述轉動單元帶動旋轉；所述第一反射鏡10設置在所述衍射單元的衍射方向，并與所述衍射單元構成高分辨率雙通光柵光譜儀結構；

所述場鏡12用于將經過所述第一反射鏡10后的出射光束成像至所述接收屏13上；所述轉動單元帶動所述衍射單元旋轉，所述接收屏13獲得不同空間模式下的投射。

一些實施例中，所述空間模式檢測系統還包括水冷座2，所述半導體激光器1固定設置于所述水冷座2上，所述水冷座2用于對所述半導體激光器1進行散熱。

一些實施例中，所述衍射單元包括衍射光柵8；所述第一反射鏡10將經過所述衍射光柵8衍射的激光束再次反射到所述衍射光柵8上，形成二次衍射。

一些實施例中，所述空間模式檢測系統還包括第二反射鏡11，所述衍射單元包括衍射光柵8；所述第二反射鏡11與所述場鏡12均設置于所述衍射光柵8二次衍射的出射方向，所述第二反射鏡11改變所述出射光束的傳輸方向后，所述場鏡12成像到接收屏13上；

一些實施例中，所述空間模式檢測系統還包括電荷耦合器件(以下簡稱：CCD)14以及計算機15，所述計算機15與所述CCD14通過信號線連接；所述CCD14與所述接收屏13非垂直正對設置；所述CCD14記錄所述接收屏13上獲得的空間模式分布，并傳輸至所述計算機15。

一些實施例中，所述CCD14與所述接收屏13成角度設置，所述角度的范圍為45°～80°。

一些實施例中，所述擴束單元包括第一擴束透鏡4和第二擴束透鏡5；所述第一擴束透鏡4的焦距為5mm≤f_1a≤50mm，所述第二擴束透鏡5的焦距為50mm≤f_1b≤350mm；所述第一擴束透鏡4與所述第二擴束透鏡5之間的距離為166mm，放大倍率為2～50倍。