[发明专利]一种半导体激光器光束质量因子的测量方法及装置

说明书

本发明公开了一种半导体激光器光束质量因子的测量方法及装置，包括：对半导体激光器出射的光束进行两次聚焦，两次聚焦后形成两个光束束腰，通过光强探测器对两个光束束腰的光强分布进行测量，根据测量到的所有光强分布构建wigner分布函数，再根据wigner分布函数的性质代入光束质量因子的公式中计算半导体激光的光束质量因子M²。本发明将半导体激光器的相干性考虑其中，可全面准确的描述半导体激光器的光束质量，有利于半导体激光器的设计及其光束质量的提高。

技术领域

本发明涉及半导体激光器技术领域，具体涉及一种半导体激光器光束质量因子的测量方法及装置。

背景技术

自A.E.Siegman提出光束质量因子M²以来，对光束质量因子的研究工作不断进行，但传统的光束质量因子M²表达式并不完全适用半导体激光器。因此，研究一种半导体激光器光束质量因子M²的测量方法将为半导体激光器的研制提供参考，并有利于拓宽半导体激光器在各个领域的应用。

传统的光束质量因子M²的测量方法一般采用的是通过旁轴近似和相干光推导而得到的表达式，而半导体激光的光束质量较差，发散角较大，不适用于旁轴近似理论；且半导体激光相干性较差，现有光束质量测量设备未考虑光源之间的相干性，对光束质量的描述不够全面。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种半导体激光器光束质量因子的测量方法及装置。

本发明公开了一种半导体激光器光束质量因子的测量方法，包括：

对半导体激光器出射的光束进行两次聚焦，形成两个光束束腰；

通过光强探测器测量每个光束束腰不同位置处的光强分布；

根据测量到的所有光强分布构建wigner分布函数；

根据wigner分布函数的相关性质代入光束质量因子计算公式中，计算半导体激光的光束质量因子M²。

作为本发明的进一步改进，在半导体激光器出射的光束进行聚焦前，需先对半导体激光器出射的光束进行衰减。

作为本发明的进一步改进，通过第一聚焦镜与第二聚焦镜实现两次聚焦，所述第一聚焦镜的焦距为f₁，所述第二聚焦镜的焦距为f₂，f₁≤f₂，所述第一聚焦镜与第二聚焦镜之间的间距大于2f₂。

作为本发明的进一步改进，以每个光束束腰的最小半径处为参考点0，测量-f₂到+f₂的多个光强分布，两个所述光束束腰的光强分布测量数量一致且均大于36个。

作为本发明的进一步改进，所述光束质量因子的计算公式为：

式中，k为波数，x²为x方向实际光束的Wigner分布函数空间二阶矩，二阶交叉矩；θ_x²为x方向实际光束的Wigner分布函数空间频率二阶矩，xθ_x²为wigner分布函数的交叉二阶矩。

本发明还公开了一种半导体激光器光束质量因子的测量装置，包括：半导体激光器、第一聚焦镜、第二聚焦镜、光强探测器和计算系统；

所述第一聚焦镜，用于对所述半导体激光器出射的光束进行一次聚焦，形成一个光束束腰；

所述第二聚焦镜，用于对一次聚焦的光束进行二次聚焦，形成另一个光束束腰；

所述光强探测器，用于测量每个光束束腰不同位置处的光强分布；