[发明专利]用于对齐光学封装件的方法和系统

说明书

相关申请的交叉参照

本申请要求2008年1月30日提交的题为“METHODS AND SYSTEMS FOR ALIGNING OPTICAL PACKAGES(用于对齐光学封装件的方法和系统)”美国专利申请S/N.61/062,973的优先权，该申请通过引用结合于此。

发明背景

本发明一般涉及半导体激光器、激光器控制器、光学封装件以及包含半导体激光器的其它光学系统。更具体地，本发明涉及用于对齐光学封装件的方法和系统，包括半导体激光器和二次谐波发生(SHG)晶体或另一种类型的波长转换装置。

发明概要

可通过将诸如红外或近红外分布式反馈(DFB)激光器、分布式布拉格反射器(DBR)激光器或法布里-佩罗特激光器之类的单波长激光器与诸如二次谐波产生(SHG)晶体之类的光波长转换装置组合来形成短波长光源。典型地，SHG晶体用于产生基波激光信号的较高次谐波。为此，优选将激光发射波长调谐至波长转换SHG晶体的光谱中心，且激光器的输出在波长转换晶体的输入面处优选地与波导部分对齐。

诸如MgO掺杂的周期性极化铌酸锂(PPLN)晶体之类的典型SHG晶体的波导光学模场直径可以在几微米的范围内。结果，本发明人已经认识到将来自激光二极管的束与SHG晶体的波导正确对齐是极富挑战性的。因此，本发明的一个目的是提供用于对齐光学封装件中的组件的方法和系统，该光学封装件利用激光二极管连同SHG晶体或其它类型的波长转换装置来从较长波长源(例如，近红外激光二极管)生成较短波长辐射(例如，绿色激光)。

根据本发明的一个实施例，一种用于对齐具有激光器、波长转换装置和至少一个可调光学组件的光学封装件的方法包括利用可调光学组件将激光器的束斑指引到波长转换装置的输入面上。在一个实施例中，可调光学组件可包括与单个透镜结合使用的可调微机电系统(MEMS)以将激光器的束斑指引到波长转换装置的输入面上。然后在快扫描线上执行波长转换装置的输入面上的束斑的第一扫描，同时测量波长转换的输出强度。通过使可调光学组件以可调光学组件的驱动机构的近似谐振频率关于第一扫描轴振荡来执行第一扫描。然后沿正交扫描线使束斑的第一扫描步进，以生成多条快扫描线中的每一条的输出强度。然后基于多条快扫描线的每一条的输出强度来确定沿正交扫描线的第一对齐设定点。然后在包含第一对齐设定点的快扫描线上进行束斑的第二扫描，同时测量波长转换装置的输出强度，由此测量沿第二扫描的每个点的输出强度。然后基于沿包含第一对齐设定点的快扫描线测量的输出强度确定第二对齐设定点。第一对齐设定点和第二对齐设定点限定束斑与波长转换装置的波导部分对齐的位置。然后，利用第一对齐设定点和第二对齐设定点将束斑定位在波长转换装置的波导部分上。

根据本发明的另一个实施例，一种用于将束斑与波长转换装置的波导部分对齐的方法包括通过调节可调光学组件的位置或状态同时测量波长转换装置的输出强度，沿快扫描线快扫描波长转换装置的输入面上的束斑。然后，沿正交扫描线使所述束斑的快扫描步进，以生成多条快扫描线的每一条的多个输出强度。然后基于每条快扫描线的平均输出强度来确定沿正交扫描线的第一对齐设定点。然后，在包含第一对齐设定点的快扫描线上执行束斑的慢扫描同时测量波长转换装置的输出强度，从而生成沿包含第一对齐设定点的快扫描线的多个点的多个输出强度。然后基于沿包含第一对齐设定点的快扫描线测量的输出强度确定第二对齐设定点。第一对齐设定点和第二对齐设定点限定束斑与波长转换装置的波导部分对齐的位置。然后，利用第一对齐设定点和第二对齐设定点将束斑定位在波长转换装置的波导部分上。

在本发明的另一个实施例中，一种光学系统包括激光器、波长转换装置、透镜组、一个或多个可调光学组件、光学检测器以及控制器。波长转换装置包括波导部分和输入面。光学检测器耦合到控制器并定位成测量波长转换装置的输出强度。透镜组和可调光学组件被配置成将激光器的束斑指向波长转换装置的输入面。控制器被配置成控制可调光学组件关于第一扫描轴和第二扫描轴的位置，使得激光器的束斑可定位在波长转换装置的输入面上。还可将控制器配置成：沿快扫描线在波导装置的输入面上执行束斑的第一扫描同时使沿正交扫描线的第一扫描步进；基于多条快扫描线的多个输出强度确定第一对齐设定点；在包含第一对齐设定点的快扫描线上执行束斑的第二扫描；以及基于第二扫描期间测量的输出强度确定第二对齐设定点。还可将控制器配置成利用第一和第二对齐设定点定位可调光学组件，使得束斑与波长转换装置的波导部分对齐。