[发明专利]一种高功率半导体激光光束准直调整方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于半导体激光器领域，涉及一种高功率半导体激光光束准直调整方法及装置。

背景技术

目前半导体激光器的光纤耦合系统朝着高输出功率、高亮度的方向发展，并在工业、医疗、军事等领域得到越来越广泛的应用。为提高半导体激光器的高功率高亮度输出，人们通常采取对多发光点进行光纤耦合的方式来实现，即通过先对多个发光点进行准直，再将准直后的多路光束经过聚焦透镜汇聚到单根光纤中输出。在对多个发光点的传播路径进行准直的过程中，通常采用两种方式：方式一，在CCD等昂贵的光电探测器上设置参考点，发光点传播后的一段距离内进行成像至CCD上，调节快慢轴准直镜，当发光点在CCD上所成的像和参考点重合时，多发光点准直完毕；方式二，在光束传播方向上前后移动CCD，使得发光点在前后两个位置处成像在CCD上，调节快慢轴准直镜，当发光点在前后两位置处两成像点重合时，多发光点准直完毕。

上述两种方法明显地包含有三个不足：1）价格昂贵；该准直方法中使用的CCD价格昂贵，普通的工业级CCD相机也在上万元以上，精度更高的CCD相机更是价格不菲；2）精度低；方法一种的CCD上参考点的选定是在假定多发光单元之间相对距离是一定的情况下，然而实际的多发光单元之间的相对距离是存在差异的，为此准直精度会大大降低；3）操作复杂；方法二中的准直操作必须在一段相当长距离内进行，距离越长，准直精度才越高，为此操作不方便。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术的缺点，提供一种高功率半导体激光光束准直调整方法及装置，以实现在紧凑的空间内实现多路光束高精度的准直性，同时光谱窄化信号辨别简单，容易判断光路准直与否。

本发明是一种基于体光栅（VBG）的外腔反馈式多光束准直调节方法及装置，主要是通过探测多光束经过体光栅（VBG）外腔反馈输出后激光的光谱，来监测并调节快慢轴准直镜。当多光束在半导体激光器和VBG之间能够准直传播时，相对于未准直传播情况下的光谱，输出光谱会窄化很多。

本发明的调节方法具体包括以下步骤：

步骤一：点亮半导体激光器，各个发光点发出的光束依次通过快轴、慢轴准直镜之后，入射到体光栅（VBG）；

步骤二：将入射至体光栅（VBG）后的激光导入光谱仪进行光谱测试；

步骤三：分别调节快轴、慢轴准直镜，直至光谱仪所测光谱出现明显的窄化，则半导体激光器所发射的激光经过快慢、慢轴后为准直光束；

步骤四：固定快轴、慢轴准直镜位置。

基于以上方法，本发明提出的基于体光栅（VBG）的外腔反馈式多光束准直调整装置，该调整装置包括：安装基板以及设置在安装基板上的激光器座架和用以分别调整及固定快轴准直镜、慢轴准直镜位置的调节工具、以及沿激光出射光路依次设置的体光栅（VBG）、光收集器、导光系统，经体光栅透射并被光收集器收集的激光通过导光系统导入光谱仪。

上述调节工具采用六维调节架夹持固定快轴、慢轴准直镜。当然，也可以采用其他常规安装固定方式。

上述光收集器可以是透镜、透镜组、积分球等。

上述导光系统可以是光纤、光导管、光波导等。

调整半导体激光器光束准直时，将半导体激光器放置在激光器座架上，将半导体激光器的快轴、慢轴准直镜分别夹持在两个六维调节架上，点亮半导体激光器，光束将快、慢轴准直镜后入射至体光栅（VBG），部分光由体光栅（VBG）反射并经快、慢轴准直镜反馈回激光器腔中，形成光反馈系统，透射的光经光收集器收集后用导光系统传输至光谱仪中，光谱仪可测试光谱，调整两个六维调节架用于调节快、慢轴准直镜的位置，当光谱仪测试出光谱出现明显窄化时，则半导体激光器所发射的激光经过快慢、慢轴后为准直光束，固定快轴、慢轴准直镜与半导体激光器的相对位置。

本发明能够实现在紧凑的空间内调整多路光束高精度的准直性，同时光谱窄化信号辨别简单，容易判断光路准直与否。本发明的调节装置调节方便、简单、准直精度高、可行。

附图说明

图1是本发明高功率半导体激光光束调整装置结构示意图。

其中，1为安装基板；2为激光器座架；3、4为六维调节架；5为体光栅（VBG）；6为光收集器；7为导光系统；8为光谱仪；9为半导体激光器；10为快轴准直镜；11为慢轴准直镜。

图2示出了使用本发明装置对多光束进行准直前后的光谱对比情况。

具体实施方式

以下结合附图对发明进一步详细说明。

如图1所示，本发明一种高功率半导体激光光束的调整方法如下