[发明专利]一种半导体激光器阵列控制系统及其工作方法

说明书

本发明提供一种半导体激光器阵列控制系统及其工作方法，其中，半导体激光器阵列控制系统包括：热沉；半导体激光器阵列；焊料层；施压装置，位于半导体激光器阵列上；近场成像透镜、图像传感器和快轴准直透镜；施压判断单元；反馈结构，反馈结构适于在焊料层进行封装回流过程中采用施压装置对特征发光芯片施压，直至任意的第j₁发光芯片和第j₂发光芯片在快轴方向上的距离小于阈值。半导体激光器阵列控制系统有利于减小半导体激光器阵列在封装过程中因应力等因素造成的半导体激光器阵列的发光芯片在光学近场质心位置彼此之间的垂直偏移，有利于获得更好的光束质量和更高的耦合效率，有利于避免半导体激光器阵列在外腔锁定的应用中出现部分失锁问题。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种半导体激光器阵列控制系统及其工作方法。

背景技术

由于半导体激光器具有波长范围宽、效率高、结构紧凑等特性而被广泛应用，半导体激光器常用于固体激光器、碱金属激光器等激光器的泵浦，也可用于光栅外腔光谱合束的直接半导体激光系统。然而传统的半导体激光器的光束质量与光谱特性差，直接输出功率和亮度低。为了丰富半导体激光器泵浦尤其是碱金属激光器泵浦等方面的应用，要求半导体激光器输出光束具有窄线宽的特点。半导体激光器阵列在外腔锁定时，常需要先进行快轴方向准直，且在快轴方向准直后的光路上设置反馈结构，在锁定效果通过光谱仪进行观察和监测。但是半导体激光器阵列由于封装应力等原因存在Smile效应，即阵列条上的发光点在光学近场质心位置彼此之间具有垂直偏移，发光点的垂直位置的相对偏移导致光束经过快轴准直透镜（FAC）准直之后快轴（FA）方向光束的指向偏差，造成准直后剩余发散角偏大，聚焦光斑偏大影响泵浦光的能量密度，特别是在碱金属激光器泵浦中，不仅要求具有较高的能量密度，而且还需要半导体激光器的输出光束具有窄线宽，线宽压窄的特点，常用体布拉格光栅（VBG）充当反射腔镜与高功率半导体激光器组成外腔半导体激光器，而作为外腔反射镜的VBG存在角度选择特性，当发光点光束不能垂直入射到VBG时，反馈光就不能返回到腔面而导致发光点失锁，因此阵列中各发光点会由于存在Smile效应而造成不能同时锁定，因此最终光谱仪监测的输出光谱存在旁瓣，造成泵浦效率下降，而在光栅外腔半导体激光器合束中，则会由于阵列发光点不能全部锁定造成合束光束质量差，耦合效率差，并产生大量废热。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于解决现有技术中半导体激光器阵列在外腔锁定的应用中出现部分失锁的问题，从而提供一种半导体激光器阵列控制系统及其工作方法。

本发明提供一种半导体激光器阵列控制系统，包括：热沉；半导体激光器阵列，位于所述热沉上，所述半导体激光器阵列包括依次排布的第一发光芯片至第D发光芯片，D为大于等于2的整数；焊料层，位于半导体激光器阵列和所述热沉之间；施压装置，位于所述半导体激光器阵列背离所述热沉的一侧；近场成像透镜、图像传感器和快轴准直透镜，所述快轴准直透镜位于所述半导体激光器阵列和所述近场成像透镜之间，所述近场成像透镜适于将第一发光芯片至第D发光芯片分别发出的光传输在所述图像传感器上，以使图像传感器显示近场光斑图像，所述近场光斑图像包括第一发光区至第D发光区，第j发光区对应第j发光芯片，j为大于等于1且小于等于D的整数；施压判断单元，所述施压判断单元适于从第一发光区至第D发光区中获取特征发光区，并根据所述特征发光区从第一发光芯片至第D发光芯片中获取需要施加的特征发光芯片，所述特征发光区具有极大值质心；反馈结构，所述反馈结构适于在所述焊料层进行封装回流过程中采用所述施压装置对所述特征发光芯片施压，直至任意的第j₁发光芯片和第j₂发光芯片在快轴方向上的距离小于阈值，j₁为大于等于1且小于等于D的整数，j₂为大于等于1且小于等于D的整数，且j₁不等于j₂。