[发明专利]一种半导体激光器中微光学透镜实现精密装调的在线监测装置及其使用方法

说明书

技术领域

　　本发明涉及激光技术应用领域，尤其是一种半导体激光器中微光学透镜实现精密装调的在线监测装置及其使用方法。

背景技术

在现有技术中，由于半导体激光器具有电光转换效率高、可靠性好、小型化等优点，在激光泵浦源和直接应用等方面均得到迅速发展及广泛应用，特别是作为固体激光器和光纤激光器的泵浦源，推动了全固态激光器的快速发展。半导体激光器由于本身的非轴对称波导结构，导致两个轴向的发散角较大且不对称，严重影响其亮度及光束质量，发散角和指向性的精密控制是半导体激光器走向后端应用的先决基础条件。

微光学透镜（FAC透镜、SAC透镜、BTS透镜等）具有结构小巧、重量轻、准直耦合效率高等优点，是半导体激光器光束实现高指向精度、低发散精密准直的首选器件，但该类器件由于焦距小、尺寸小等特点导致其装配精度要求很高，一般要求位移轴向为亚微米量级、旋转轴向亚毫弧度量级。目前国内外针对半导体激光器微光学透镜精密装调的监测系统无法同时实现对微光学透镜六轴变化量的在线监测，需要在微光学透镜装调过程中来回切换光学监测系统，且无法准确监测位移轴和旋转轴的相互影响，无法达到半导体激光器发散角和指向性的精密控制要求。

因此半导体激光器中微光学透镜精密装调的实时精确在线监测一直是半导体激光器实现发散角和指向性精密控制的一项关键技术。

发明内容

本发明的目的，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种半导体激光器中微光学透镜实现精密装调的在线监测装置及其使用方法的技术方案，该方案将微光学透镜固定到六轴精密调节架上，采用CCD作为光斑数据采集元件，基于光束分束原理，在微光学透镜精密装调过程中，同时在线监测近场和远场光斑数据，利用近场CCD光斑数据变化作为微光学透镜旋转轴的最佳空间位置判据，利用远场CCD光斑数据变化作为微光学透镜位移轴的最佳空间位置判据，可实现半导体激光器快慢轴光束发散角和指向性的精密控制。

本方案是通过如下技术措施来实现的：

一种半导体激光器中微光学透镜实现精密装调的在线监测装置，包括有半导体激光器、微光学透镜、六轴精密调节架、近场分光镜、近场柱面透镜、近场CCD、近场PC端、远场分光镜、远场柱面透镜、远场CCD、远场PC端和吸收池；半导体激光器发射出的激光束穿过固定在六轴精密调节架上的微光学透镜后射向近场分光镜；被近场分光镜反射后的激光束穿过近场柱面透镜后射向近场CCD；近场CCD能将收集到的数据传输到近场PC端；穿过近场分光镜的激光束射向远场分光镜；被远场分光镜反射后的激光束穿过远场柱面透镜后射向远场CCD；远场CCD能将收集到的数据传输到远场PC端；穿过远场分光镜的激光束射向吸收池。

作为本方案的优选：近场柱面透镜的曲率沿半导体激光器的慢轴方向分布；近场分光镜的透反射比为1:1，射向近场分光镜的激光束的入射角度为45°±1°。

作为本方案的优选：远场柱面透镜的曲率沿半导体激光器的快轴方向分布；远场分光镜的透反射比为7:3；射向远场分光镜的激光束的入射角度为45°±1°。

一种半导体激光器中微光学透镜实现精密装调的在线监测装置的使用方法：包括以下步骤：

步骤一：首先设定坐标系：X方向为半导体激光器慢轴方向，Y方向为半导体激光器快轴方向，Z方向为半导体激光器光束岀射方向；然后将微光学透镜固定到六轴调节架上，同时通过近场柱面透镜将近场分光镜的反射光束收集进入近场CCD中；

步骤二：通过远场柱面透镜将远场分光镜的反射光束收集进入远场CCD中，同时将远场分光镜的透射光束导入吸收池；

步骤三：通过近场CCD的光斑数据变化，指导六轴调节架把微光学透镜在三个旋转轴向调节到最佳位置；

步骤四：通过远场CCD中的光斑数据变化，指导六轴调节架把微光学透镜在三个位移轴向调节到最佳位置。

作为本方案的优选：步骤一中，近场柱面透镜的曲率沿半导体激光器的慢轴方向分布，其焦距为300~500mm,近场分光镜的透反射比为1:1，射向近场分光镜的激光束的入射角度为45°±1°；在X方向和Y方向，近场分光镜的反射光束质心与近场柱面透镜的几何中心偏差均不大于±0.1mm，近场CCD和近场柱面透镜的最佳成像距离偏差不大于±1mm。