[发明专利]一种激光二极管叠阵中单巴条功率与稳定性测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光二极管叠阵中单巴条功率与稳定性测量装置及方法，属于半导体激光器技术领域。

背景技术

高功率激光二极管(LD)泵浦激光器因其具有的各种优点，得到了广泛的应用。但是，要获得更高的激光能量输出，相对于端面泵浦，侧面泵浦是更好的方式。侧面泵浦技术广泛应用于侧面泵浦激光放大模块，高功率半导体激光器研制等多个领域。激光二极管泵浦固体激光器具有能量转换效率高、输出功率高、光束质量高、结构紧凑及使用寿命长等优点，成为新一代固体激光器的主角。

半导体激光器在运行过程中会产生大量热损耗，由于热效应引起的激光晶体应力畸变已成为制约半导体激光器发展的关键问题之一。半导体激光器的泵浦源阵列的每个发光单元发射功率会受到封装工艺等影响，造成输出功率不一致，后期封装后单巴条工作状态可能会发生变化；另外由于LD在选材，研发工艺等方面的差异，其单巴条输出功率必然也会存在差异。由于这种差异的存在，LD叠阵或者面阵功率一致性随之下降，即泵浦光强度分布不均匀，导致晶体对泵浦光的吸收不均匀，引起晶体内部热分布畸变，热效应畸变累积过高将直接影响激光器的效率、输出光束质量，甚至造成激光晶体炸裂等损失。因此有必要对封装后的阵列中的单巴条进行功率及其稳定性的测试。

但目前现有技术，无法对封装后的LD叠阵的单巴条功率进行测试，因此现有的技术不能解决叠阵封装后各个单巴条的功率一致性测试问题。

发明内容

本发明技术解决问题：克服现有技术的不能测量已经封装的激光二极管叠阵中的单巴条功率的难题，提供一种易于实现的激光二极管叠阵中单巴条功率及稳定性测量装置，能够采集并测试已经封装好的激光二极管阵列中单巴条的功率及稳定性，解决叠阵封装后各个单巴条的功率测试问题。

本发明技术解决方案：一种激光二极管叠阵中单巴条功率与稳定性测量装置，包括：激光二极管叠阵、导光管、平移台、光分离波导反射器、积分球、测试窗口、功率计和光收集器；

激光二极管叠阵：固定在平移台上，所述激光二极管叠阵由多个巴条沿快轴方向堆叠而成，不同巴条之间有一定间距，单个巴条发出的激光在快轴方向发散角较大，在慢轴发散角较小；

导光管：当导光管入口与待测巴条对齐后，待测巴条发出的激光能够全部耦合进入导光管并传输到积分球内，而其它巴条发出的激光则不能进入导光管；

平移台：调节平移台，使激光二极管叠阵中待测单巴条与导光管对齐；

光分离波导反射器：反射掉除待测试巴条以外的其他巴条的激光功率，包括两组光分离波导反射器，分别位于导光管的上下，当待测单巴条发出的激光与导光管对齐时，该待测单巴条上面的巴条发出的激光全部进入导光管上方的光分离波导反射器内，在内部传输一段距离后经通过反射将激光传输到光收集器中；该待测单巴条下面的巴条发出的激光全部进入导光管下方的光分离波导反射器内，在内部传输一段距离后经通过反射将激光传输到光收集器中；

积分球：对导光管导入的激光功率进行匀化；在积分球上开置测试窗口，放置功率计探头，待测单巴条通过导光管的激光入射到积分球内，在积分球内多次反射并匀化；

功率计：测量积分球上测试窗口面积上的激光功率，将测得的功率在积分球内表面积分就能够得到积分球内的激光功率；或将一系列的已知功率的激光入射到积分球内，测量功率计的功率，将功率拟合成功率曲线并保存，每次实际测量时，根据功率计的功率和功率曲线，通过与功率曲线对比并计算求解入射到积分球内的激光功率；

调整平移台的位置，使激光二极管叠阵中的单巴条依次与导光管对齐，并记录功率计的激光功率，就能够测量激光二极管叠阵中全部单巴条的激光功率；通过测试一定时间段内的单个巴条功率的变化，就能测试激光二极管叠阵中单巴条功率稳定性。

所述激光二极管叠阵中，不同巴条之间的一定间距为1.5mm至20mm。

所述激光二极管叠阵中，巴条的一定间距可以是相同的，也可以是不同的。

所述激光二极管叠阵中单巴条的快轴发散角的全角范围为60°至70°，慢轴发散角的全角范围10°至12°。

若导光管的侧面不满足全内反射条件，则导光管的侧面需要镀高反膜，所述高反膜高于95％，优选高于99.9％。

所述光分离波导反射器是透明材料六面体或是将矩形六面体的一个角切成一定角度，单巴条输出的激光通过入射面入射到反射器内后，在斜面上反射，经出射面出射。

所述导光管是一种薄片状矩形波导。