[發(fā)明專利]光功率測(cè)量裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110266423.8
• 申請(qǐng)日: 2021-03-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113049097A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韋欣;謝新宇;李川川;李健
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所
• 主分類號(hào): G01J1/42
• 分類號(hào): G01J1/42;G01J1/56;G01J1/04
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 孫蕾

一種光功率測(cè)量裝置，包括：微機(jī)電系統(tǒng)?垂直腔面發(fā)射激光器、連接柱、受光平臺(tái)、光譜分析模塊和功率計(jì)算模塊；微機(jī)電系統(tǒng)?垂直腔面發(fā)射激光器包括外延結(jié)構(gòu)和與外延結(jié)構(gòu)連接的微機(jī)電?布拉格反射鏡；微機(jī)電?布拉格反射鏡通過(guò)連接柱與受光平臺(tái)連接；受光平臺(tái)受到入射激光的照射產(chǎn)生的輻射壓力，輻射壓力通過(guò)連接柱傳送至微機(jī)電?布拉格反射鏡，以使得微機(jī)電?布拉格反射鏡發(fā)生位移；垂直腔面發(fā)射激光器產(chǎn)生的激射光透過(guò)微機(jī)電?布拉格反射鏡出射；光譜分析模塊設(shè)置在激射光的光路上；光譜分析模塊用于測(cè)量激射光的波長(zhǎng)；功率計(jì)算模塊與光譜分析模塊電連接；功率計(jì)算模塊用于根據(jù)激射光的波長(zhǎng)計(jì)算入射激光的光功率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光功率測(cè)量領(lǐng)域，尤其涉及一種光功率測(cè)量裝置。

背景技術(shù)

微機(jī)電系統(tǒng)-垂直腔面發(fā)射激光器(Micro-electro-mechanical Systems-Vertical-cavity Surface-emitting Lasers，MEMS-VCSEL)作為一種可調(diào)諧面發(fā)射激光器，其除了VCSEL本有的低閾值、低損耗、小發(fā)散角的特點(diǎn)外，還有單模工作、寬的Mode-hop-free調(diào)諧范圍的優(yōu)點(diǎn)，本身是通信、氣體檢測(cè)、光學(xué)相干斷層掃描儀(OCT)的理想光源。

傳統(tǒng)的對(duì)激光功率的測(cè)量方法采用較多的是熱功率計(jì)，需要對(duì)入射光全部吸收，在功率較大的情況下會(huì)采用分束器將入射光分出90％的部分和10％的部分，通過(guò)測(cè)量這10％的功率來(lái)推斷光源的功率，但在kW量級(jí)下，現(xiàn)有的測(cè)試系統(tǒng)中半導(dǎo)體和光電倍陰極設(shè)備(吸收光子用)的工作的功率水平會(huì)受到限制，很容易被燒壞，很難實(shí)現(xiàn)在線的實(shí)時(shí)高功率測(cè)量；而且分束比也無(wú)法完全地保證，從而帶來(lái)高不確定度的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種光功率測(cè)量裝置，以期部分地解決上述技術(shù)問(wèn)題中的至少之一。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種光功率測(cè)量裝置，包括：微機(jī)電系統(tǒng)-垂直腔面發(fā)射激光器、連接柱、受光平臺(tái)、光譜分析模塊和功率計(jì)算模塊；

所述微機(jī)電系統(tǒng)-垂直腔面發(fā)射激光器包括外延結(jié)構(gòu)和與所述外延結(jié)構(gòu)連接的微機(jī)電-布拉格反射鏡；所述微機(jī)電-布拉格反射鏡通過(guò)所述連接柱與所述受光平臺(tái)連接；所述受光平臺(tái)受到入射激光的照射產(chǎn)生輻射壓力，所述輻射壓力通過(guò)所述連接柱傳送至所述微機(jī)電-布拉格反射鏡，以使得所述微機(jī)電-布拉格反射鏡發(fā)生位移；垂直腔面發(fā)射激光器產(chǎn)生的激射光透過(guò)所述微機(jī)電-布拉格反射鏡出射；所述光譜分析模塊設(shè)置在所述激射光的光路上；所述光譜分析模塊用于測(cè)量所述激射光的波長(zhǎng)；所述功率計(jì)算模塊與所述光譜分析模塊電連接；所述功率計(jì)算模塊用于根據(jù)所述激射光的波長(zhǎng)計(jì)算所述入射激光的光功率。

其中，當(dāng)所述入射激光的波長(zhǎng)與所述激射光的波長(zhǎng)的差值處于設(shè)定范圍時(shí)，所述入射激光與所述激射光不會(huì)發(fā)生相干，所述光譜分析模塊接收沿所述連接柱傳輸且透過(guò)所述受光平臺(tái)的激射光。

其中，還包括設(shè)置在所述連接柱上的全反鏡；所述全反鏡用于將沿所述連接柱傳輸?shù)募ど涔夥瓷洌划?dāng)所述入射激光的波長(zhǎng)與所述激射光的波長(zhǎng)相等時(shí)，所述入射激光與所述激射光發(fā)生相干，所述光譜分析模塊接收所述全反鏡反射的激射光。

其中，所述外延結(jié)構(gòu)包括：由底向上依次連接的襯底、下布拉格反射鏡、有源區(qū)和上布拉格反射鏡；所述上布拉格反射鏡上連接所述微機(jī)電-布拉格反射鏡。

其中，所述輻射壓力為：

其中，F(xiàn)為輻射壓力，k為彈性剛度，Δx為微機(jī)電-布拉格反射鏡發(fā)生位移的位移值，P為入射激光的光功率，c為光速，R(θ)為與入射角相關(guān)的反射率，θ為入射激光的入射角，α為吸收系數(shù)，Φ為入射激光的發(fā)散角。

其中，所述功率計(jì)算模塊包括：

第一計(jì)算單元，用于由所述激射光的波長(zhǎng)和所述微機(jī)電系統(tǒng)-垂直腔面發(fā)射激光器的中心頻率計(jì)算波長(zhǎng)變化值；