[发明专利]光学组件的快速对准方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年4月22日提交的美国申请No.12/427,945的优先权益。

背景技术

领域

本发明一般涉及半导体激光器、激光器控制器、光学组件以及包含半导体激光器的其它光学系统。更具体地，本发明涉及用于对准光学组件的方法，该光学组件尤其包括通过自适应光学器件光耦合到二次谐波发生(SHG)晶体或另一类型的波长转换器件的半导体激光器等。

技术背景

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-珀罗激光器之类的单波长半导体激光器与诸如二次或更高次谐波发生晶体之类的波长转换器件相结合，可形成短波长光源。常见地，波长转换器件用来产生基波激光信号的更高次谐波，将近红外光转换至光谱的可见或紫外部分。为此，优选将半导体激光器的激光发射波长调谐至波长转换器件的光谱中心，并且激光器的输出光束优选地与波长转换器件的输入面处的波导部分对准。

例如MgO掺杂的周期极化的铌酸锂(PPLN)二次谐波发生晶体的常见波长转换器件的波导光模场直径可能在几微米范围内，而与波长转换器件一同使用的半导体激光器可包括具有接近相同尺寸的直径的单模波导。结果，将来自半导体激光器的输出光束与SHG晶体的波导正确地对准从而优化SHG晶体的功率输出可能是一项困难的任务。更具体地，给定半导体激光器输出光束和SHG晶体波导两者的尺寸，定位半导体激光器以使输出光束入射到波长转换器件的波导部分上可能是困难的。

因此，需要用于对准光耦合于例如二次谐波发生(SHG)晶体的波长转换器件的半导体激光器的方法。

发明内容

披露一种用于对准光学组件的方法，该光学组件包括：用于发出具有第一波长(例如红外波长)的输出光束的半导体激光器；用于将输出光束转换至第二波长(例如可见光波长)的波长转换器件；构造成将输出光束光耦合入波长转换器件的输入面的波导部分的自适应光学器件；以及编程以运作自适应光学器件的至少一个可调光学部件的组件控制器。对准方法可包括：随着半导体激光器的输出光束沿第一扫描轴在波长转换器件的输入面上扫描，通过测量从波长转换器件的块晶部分射出或由其散射出的具有第一波长的光的功率来确定波长转换器件的边缘。此后，将半导体激光器的输出光束定位在波长转换器件的输入面上，以使半导体激光器的输出光束相对于波长转换器件的边缘位于第二扫描轴上。第二扫描轴横越过波长转换器件的波导部分的至少一部分。波导部分沿第二扫描轴的位置是通过随着半导体激光器的输出光束沿第二扫描轴在波长转换器件的输入面上扫描而测量从波长转换器件射出的光的功率来确定的。基于当半导体激光器的输出光束沿第二扫描轴扫描时测得的光功率，红外半导体激光器的输出光束随后与波长转换器件的波导部分对准。

在另一实施例中，一种光学组件可包括：用于射出具有第一波长的输出光束的半导体激光器；用于将输出光束转换至第二波长的波长转换器件；构造成将输出光束光耦合入波长转换器件的输入面的波导部分的自适应光学器件；用于测量从波长转换器件射出或由其散射的光功率的至少一个光检测器；以及组件控制器。可对组件控制器编程以沿第一扫描轴在波长转换器件的输入面上扫描半导体激光器的输出光束，并通过随着半导体激光器的输出光束沿第一扫描轴在波长转换器件的输入面上方扫描而测量从波长转换器件的块晶部分射出或由其散射的具有第一波长的光的功率来确定波长转换器件的边缘。此后，组件控制器可将半导体激光器的输出光束定位在波长转换器件的输入面上，以使半导体激光器的输出光束相对于波长转换器件的边缘位于第二扫描轴上。第二扫描轴横越过波长转换器件的波导部分的至少一部分。可对组件控制器编程以随后沿第二扫描轴在波长转换器件的输入面上扫描半导体激光器的输出光束，并通过随着半导体激光器的输出光束沿第二扫描轴在波长转换器件的输入面上方扫描而测量从波长转换器件射出的光的功率来确定波导部分沿第二扫描轴的位置，其中随着半导体激光器的输出光束沿第二扫描轴扫描而从波长器件射出的光包括第一波长、第二波长、或两者兼有。最后，基于当半导体激光器的输出光束沿第二扫描轴扫描时测得的光功率，对组件控制器编程以使半导体激光器的输出光束与波长转换器件的波导部分对准。

将在以下详细描述中阐述本发明的附加特征和优点，这些特征和优点一部分对于本领域的技术人员来说根据说明书就能理解，或者可通过实施包括以下详细描述、权利要求书以及附图的本文所述的本发明认识到。