[發明專利]一種半導體激光器光束質量因子的測量方法及裝置

有效

• 申請號: 202110286346.2
• 申請日: 2021-03-17
• 公開（公告）號: CN113063565B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發明（設計）人: 曹銀花;關嬌陽;李景
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 北京匯信合知識產權代理有限公司 11335
• 代理人: 張煥響

本發明公開了一種半導體激光器光束質量因子的測量方法及裝置，包括：對半導體激光器出射的光束進行兩次聚焦，兩次聚焦后形成兩個光束束腰，通過光強探測器對兩個光束束腰的光強分布進行測量，根據測量到的所有光強分布構建wigner分布函數，再根據wigner分布函數的性質代入光束質量因子的公式中計算半導體激光的光束質量因子M²。本發明將半導體激光器的相干性考慮其中，可全面準確的描述半導體激光器的光束質量，有利于半導體激光器的設計及其光束質量的提高。

技術領域

本發明涉及半導體激光器技術領域，具體涉及一種半導體激光器光束質量因子的測量方法及裝置。

背景技術

自A.E.Siegman提出光束質量因子M²以來，對光束質量因子的研究工作不斷進行，但傳統的光束質量因子M²表達式并不完全適用半導體激光器。因此，研究一種半導體激光器光束質量因子M²的測量方法將為半導體激光器的研制提供參考，并有利于拓寬半導體激光器在各個領域的應用。

傳統的光束質量因子M²的測量方法一般采用的是通過旁軸近似和相干光推導而得到的表達式，而半導體激光的光束質量較差，發散角較大，不適用于旁軸近似理論；且半導體激光相干性較差，現有光束質量測量設備未考慮光源之間的相干性，對光束質量的描述不夠全面。

發明內容

針對現有技術中存在的上述問題，本發明提供一種半導體激光器光束質量因子的測量方法及裝置。

本發明公開了一種半導體激光器光束質量因子的測量方法，包括：

對半導體激光器出射的光束進行兩次聚焦，形成兩個光束束腰；

通過光強探測器測量每個光束束腰不同位置處的光強分布；

根據測量到的所有光強分布構建wigner分布函數；

根據wigner分布函數的相關性質代入光束質量因子計算公式中，計算半導體激光的光束質量因子M²。

作為本發明的進一步改進，在半導體激光器出射的光束進行聚焦前，需先對半導體激光器出射的光束進行衰減。

作為本發明的進一步改進，通過第一聚焦鏡與第二聚焦鏡實現兩次聚焦，所述第一聚焦鏡的焦距為f₁，所述第二聚焦鏡的焦距為f₂，f₁≤f₂，所述第一聚焦鏡與第二聚焦鏡之間的間距大于2f₂。

作為本發明的進一步改進，以每個光束束腰的最小半徑處為參考點0，測量-f₂到+f₂的多個光強分布，兩個所述光束束腰的光強分布測量數量一致且均大于36個。

作為本發明的進一步改進，所述光束質量因子的計算公式為：

式中，k為波數，x²為x方向實際光束的Wigner分布函數空間二階矩，二階交叉矩；θ_x²為x方向實際光束的Wigner分布函數空間頻率二階矩，xθ_x²為wigner分布函數的交叉二階矩。

本發明還公開了一種半導體激光器光束質量因子的測量裝置，包括：半導體激光器、第一聚焦鏡、第二聚焦鏡、光強探測器和計算系統；

所述第一聚焦鏡，用于對所述半導體激光器出射的光束進行一次聚焦，形成一個光束束腰；

所述第二聚焦鏡，用于對一次聚焦的光束進行二次聚焦，形成另一個光束束腰；

所述光強探測器，用于測量每個光束束腰不同位置處的光強分布；