[发明专利]一种激光器巴条的光束指向性偏差计算系统

说明书

本发明实施例提供一种激光器巴条的光束指向性偏差计算系统，能够高效并准确地计算出激光器巴条的光束指向性偏差。包括：半导体激光器的光场分布模型、采集图像数据的实验平台以及光束指向性偏差的计算单元；所述实验平台采集巴条的光束的图像数据，并将所述图像数据输入至所述光场分布模型；所述光场分布模型输出所述计算单元基于所述图像数据计算得到的所述光束的指向性偏差。

技术领域

本发明涉及激光应用技术领域，尤其涉及一种激光器巴条的光束指向性偏差计算系统。

背景技术

半导体激光器由于其高功率、高效率、体积小、寿命长、波长覆盖范围广、可靠性高、体积小和成本低廉等特点，被广泛应用于通讯、生物医疗、泵浦及军事等诸多领域，尤其在材料加工领域。半导体激光器是激光加工的核心元器件，它的性能通过光束特性参数来表征。对于大功率半导体激光器而言,远场光强分布呈现两个束瓣或更多束瓣。根据半导体激光器远场光场的近似描述理论，用双偏心椭圆高斯光束模型来模拟其光场。半导体激光器的发散角很大，慢轴光束质量很差，难以达到直接应用的要求，而且无法通过透镜等常规光学元件实现光束质量的改善，因此有必要利用特殊的光学手段对光源(发光单元)进行整形。

发光单元的光束指向性偏差是影响光纤耦合的一个重要因素，所以需要计算巴条每个发光单元光束的指向性，筛选满足要求的巴条才能投入科研项目中使用。

在实践中，实验人员常常利用狭缝计算发光单元光束的指向性偏差。由于巴条封装比较紧凑，激光器光束的快轴方向发散角比较大，导致巴条光束在空间传输过程中交叠在一起，指向性偏差的计算难度较大，费时费力且存在较大的计算误差。

发明内容

本发明的目的是提供一种激光器巴条的光束指向性偏差计算系统，能够高效并准确地计算出激光器巴条的光束指向性偏差。

本发明实施例提供一种激光器巴条的光束指向性偏差计算系统，包括：

半导体激光器的光场分布模型、采集图像数据的实验平台以及光束指向性偏差的计算单元；

所述实验平台采集巴条的光束的图像数据，并将所述图像数据输入至所述光场分布模型；

所述光场分布模型输出所述计算单元基于所述图像数据计算得到的所述光束的指向性偏差。

可选地，所述光场分布模型包括发光单元的光场分布模型以及巴条的光场分布模型。

可选地，所述发光单元的光场分布模型是根据所述半导体激光器远场光场的近似描述理论，利用非傍轴标量理论，用双偏心圆高斯光束模型模拟光场得到的。

可选地，所述发光单元的光场分布模型包括发光单元的远场光场模型和光束整形后的发光单元的远场光场模型。

可选地，所述巴条的光场分布模型是以巴条的中心位置作为坐标原点建立空间坐标系，将若干个发光单元的光场分布模型进行叠加后得到的远场光强分布模型。

可选地，所述巴条的光场分布模型包括引入指向性偏差参数后的巴条的光场分布模型。

可选地，所述实验平台包括：检测对象单元、衰减单元、图像采集单元以及图像分析单元。

可选地，所述检测对象单元包括巴条及整形透镜、所述衰减单元包括反射镜、吸收模块及衰减片、所述图像采集单元包括滑轨、电荷耦合元件CCD相机、高速图像采集卡、数据线、CCD电源、计算机和相机配套软件，所述图像分析单元包括图像处理模块，所述图像处理模块用于对所述图像数据进行灰度化处理及从所述图像数据中提取出数据矩阵。

可选地，所述计算单元用于计算所述光束的指向性偏差参数的初值，以及对所述初值进行优化处理。

可选地，所述计算单元具体用于根据获取到的两个近处的光强分布数据计算所述光束的指向性偏差参数的初值，并根据获取到的远处的光强分布数据，采用预设的最优化方法优化所述初值。