[发明专利]光学封装中的原位污染物去除

说明书

发明背景

发明领域

本发明一般涉及半导体激光器、激光器控制器、激光投影系统以及包含半导体激光器的其它光学系统。更具体地，作为说明而非限制，本发明的实施例一般涉及包括半导体激光器和波长转换器件(诸如二次或三次谐波发生晶体或另一类型的波长转换器件)的封装中的光学对准。

技术背景

通过将诸如红外或近红外分布反馈式(DFB)激光器、分布式布拉格反射器(DBR)激光器或法布里—珀罗激光器之类的单波长半导体激光器与诸如二次谐波发生(SHG)晶体之类的光波长转换器件相组合，可形成短波长光源。通常，SHG晶体用于产生基波激光信号的较高次谐波。为实现此目的，优选将激射波长调谐至波长转换SHG晶体的光谱中心，而且激光器的输出优选与波长转换晶体的输入面处的波导部分对准。

诸如MgO掺杂的周期性极化铌酸锂(PPLN)晶体之类的典型波长转换器件的波导模式直径可以在几微米的范围内。因此，将来自激光二极管的光束与SHG晶体的波导正确地对准会非常有挑战性。从而，已经开发出多种自适应对准机制来调整长波长源的光斑以与波长转换器件的波导部分的输入面正确对准。

发明内容

根据本发明的实施例的一个方面，提供了一种控制光学封装的方法。光学封装包括半导体激光器、波长转换器件以及配置为将半导体激光器的输出光束光耦合至波长转换器件的输入面的波导部分的一个或多个可调节的光学元件。光学封装在相对低功率的污染物去除模式和相对高功率的波长转换模式下操作。

在相对低功率的污染物去除模式下，可调节的光学元件被用于使半导体激光器的输出光束横跨波长转换器件的输入面的波导部分扫描，同时保持波长转换器件的输入面上的半导体激光器输出光束的功率密度低于激光功率密度的燃烧阈值且高于激光功率密度的蒸发阈值。光学封装在相对低功率的污染物去除模式下操作足够长时间，以降低波长转换器件的波导部分中的污染物在相对高功率的波长转换模式的操作期间燃烧的可能性。在相对高功率的波长转换模式下，在波长转换器件的输入面上的半导体激光器输出光束的功率密度至少周期性地超过污染物的激光功率密度燃烧阈值，但是通过利用污染物去除模式去除污染物使燃烧损坏最少。

根据本发明的另一方面，提供一种控制光学封装的方法，其中在相对高功率的波长转换模式下、波长转换器件的输入面上的半导体激光器输出光束的平均功率密度超过在相对低功率污染物去除模式下、波长转换器件的输入面上的半导体激光器的输出光束的功率密度。在相对高功率的波长转换模式下，利用可调节的光学元件使波长转换器件的波长转换输出的最优强度值与表示波长转换器件的输入面的波导部分上半导体激光器输出光束的位置的最优坐标相关联。在相对低功率的污染物去除模式下，利用可调节的光学元件使半导体激光器的输出光束横跨波长转换器件的输入面的波导部分扫描，同时保持波长转换器件的输入面上的输出光束的功率密度低于在相对高功率的波长转换模式下输出光束的平均功率密度。光学封装在相对低功率的污染物去除模式下操作足够长时间以蒸发污染物。

附图简述

特定实施例的以下详细描述可在结合以下附图阅读时被最好地理解，在附图中相似的结构使用相似的附图标记指示，而且在附图中：

图1是包括半导体激光器、波长转换器件和采用可调节透镜形式的可调节光学元件的光学封装的示意图；

图2是包括半导体激光器、波长转换器件和以折迭光学配置方式配置的MEMS反射镜的光学封装的示意图；

图3是包括半导体激光器、波长转换器件和采用MEMS反射镜形式的可调节光学元件的光学封装的示意图；

具体实施方式

虽然可以各种配置描述和利用本发明中公开的方法，在图1中示意性地示出的光学封装提供用于说明方法的各个方面的方便的参考。一般而言，图1中示出的光学封装包括半导体激光器10、波长转换器件20以及配置为将半导体激光器10的输出光束光耦合至波长转换器件20(为清楚起见波导部分22的相关尺寸被放大)输入面24的波导部分22中的一个或多个可调节光学元件。在所示实施例中，可调节光学元件包括在相对于光轴的一个或多个自由度(X和Y)上可调节并用于调整输出光束在输入面24上的位置的一对透镜35。此外，所示的光学封装包括分束器40、光强监测器50以及可编程控制器60。