一种半导体激光器输出光光电特性监测结构的制作方法
一种半导体激光器输出光光电特性监测结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种半导体激光器输出光光电特性监测结构，尤其涉及一种实时检测输出主激光光电特性的监测结构。
【背景技术】
[0002]在工业、医学和科研领域中广泛地使用400~1550nm等激光作为工作光源，这些光经常需要大功率连续输出使用，在使用的过程中无法再次测试工作光源的光电参数如功率、波长等，所以需要提供一个能实时监测工作中的激光输出状态的监测结构。
[0003]传统的技术方案是在激光器芯片的发光面背后安装探测器件，对激光器的光电特性进行采集。在此方案中，探测器采集到的光是激光器输出光漏出的部分或者激光器外壳内壁漫反射回来的环境光，光束没有方向性；该环境光的测试数值会根据探测器件摆放的位置及探测器件的尺寸变化而变化，探测器安装时需要固定在特定的位置处才能采集到理想的数值，并且由于采集的是环境光，采集的准确性会受到环境光变化和输出光反射的影响，所以很难长时间稳定的监测激光器输出情况，而且生产工艺较复杂。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的是提供了一种半导体激光器输出光光电特性监测结构，该结构使激光光束在快轴和慢轴方向都得到了准直，准直后的光束通过设定好分束比的分束镜分成多束光，透射光束通过耦合透镜耦合入光纤，反射光束进入探测器进行监测，解除了传统技术方案中对输出主激光测量精度低，环境影响大的问题，降低了激光器装调的难度，在保证获得最佳耦合效率的同时还增强了对激光器工作状态监测和控制的灵活性。
[0005]本实用新型采用的技术方案是:一种半导体激光器输出光光电特性监测结构，其特征在于，激光器芯片发出的光束经由前方的一个微柱透镜和一个柱面镜在快轴和慢轴方向进行准直后形成准平行光束，这束准平行光束照射在分束镜上，准平行光束分成多束具有特定光强比的透射光与反射光。分束后透射路光束由聚焦透镜会聚成像到输出光纤端面上完成耦合，另外单束或多束反射路光束进入探测器件进行光谱、功率等监测。
[0006]其中，所述微柱透镜和柱面镜依据激光器芯片有源区的尺寸和快慢轴发散角的大小进行设计，激光器芯片可以单独使用微柱透镜或者微柱透镜和柱面镜同时使用以达到最佳准直效果。
[0007]其中，所述分束镜，表面镀分光膜，分光膜按照一定比例将激光器芯片发出的光束分成透射光和反射光。分光膜的分光比例可以根据需要设计为任意比例，分束镜可以是分光平片、棱镜或光栅等。
[0008]其中，所述激光器芯片和聚焦透镜共轴放置，分束镜倾斜一个角度放置在它们中间的位置，激光器芯片的放置位置前后可调整，探测器放置的位置范围可根据分束镜分出光束的倾斜角度进行调整，倾斜角度为30°到150°，沿轴的最近位置只需不遮挡光路即可，探测器距离分束器件的距离可以根据具体需求前后调整。
[0009]其中，所述聚焦透镜可以是球面、非球面或自聚焦透镜。
[0010]其中，所述光纤端面经过研磨和抛光，并镀增透膜。
[0011]本实用新型的有益效果是:通过对输出主激光光束采用分束镜采集光束的结构，解除了对输出激光器光束无法实时采集的限制，该结构在探测目标的选取上直接选择输出主激光分离出来的部分，从而提高了测量的精度和测量的稳定性，并且该结构在探测器件安装时对其位置的要求不再严苛，从而降低了激光器整体装调的难度，并且获得了足够的空间在不同位置放置多种探测器件来实现激光器更多的应用功能，增强了激光器内部结构设计的灵活性，而且，针对不同的分束镜，还可以通过改变探测器件安装方式，保证获得最佳的监测效果。
【附图说明】
[0012]图1是半导体激光器输出光光电特性监测结构的方案示意图。
[0013]图2是探测器放置位置变化范围示意图。
[0014]图3是半导体激光器输出光光电特性监测结构的立体示意图。
[0015]图中:1.激光器芯片，2.微柱透镜，3.柱面镜4.分束镜，5.聚焦透镜，6.光纤，7.探测器。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的描述。图1显示了半导体激光器输出光光电特性监测结构的方案示意图，图3是其立体示图，如图所示，激光器芯片I发射出激光光束，该光束经过安装在其前方的微柱透镜2，使光束在快轴方向准直，通过微柱透镜2的光束垂直芯片端面呈扇形射出，照射到前方的柱面镜3上，将快轴准直过的光束在慢轴方向继续准直，于是从柱面镜3射出的光束为准平行光束，这束准平行光束照射在一片倾斜放置的分束镜4上，该分束镜4单面镀一层或多层分束膜，分束膜对激光器芯片I发出的光束通过一定比例的透射和反射进行分束，通过分束镜4分束后的透射光束再经过聚焦透镜5会聚成像到输出光纤6的端面上，其光斑的尺寸不大于光纤芯径，发散角小于光纤数值孔径对应的角度，即可达到高效耦合的目的；而通过分束镜4分束后的反射光束进入探测器7中，通过探测器监测主光光电特性。
[0017]上述的分束镜4可根据不同的监测要求对透射和反射比例进行设计，经过微柱透镜2和柱面镜3后输出的准平行光束入射到分束镜4上，从分束镜4分束后的透射光束做为主输出光束通过耦合透镜5会聚成像到输出光纤6的端面上，而反射光束则进入探测器进行监测，这样被监测的光束和输出光束都是来自激光器芯片I，虽然输出的光束能量成比例，但是输出主光拥有同样的光电参数特性，测试该光束可以达到准确监测的效果。
[0018]上述激光器芯片I和自聚焦透镜5共轴放置，分束镜7倾斜一个角度放置在它们中间的位置。探测器7放置的位置可以在一定范围内进行调整，具体位置范围如图2所示，其光束光轴相对激光器芯片I光束光轴的倾斜角度可以在30°到150°之间，沿轴的最近位置只需不遮挡光路即可。分束镜7的倾斜角根据探测器7的位置调整，使反射路的准平行光束可以和透射路的准平行光束按照指定位置角度分束。
[0019]最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，并且在应用上可以延伸到其他的修改、变化、应用和实施例，同时认为所有这样的修改、变化、应用、实施例都在本实用新型的精神和范围内。
【主权项】
1.一种半导体激光器输出光光电特性监测结构，其特征在于，激光器芯片发出的光束经由前方的一个微柱透镜和一个柱面镜在快轴和慢轴方向进行准直后形成准平行光束，这束准平行光束照射在分束镜上，准平行光束分成多束具有特定光强比的透射光与反射光，分束后透射路光束由聚焦透镜会聚成像到输出光纤端面上完成耦合，另外单束或多束反射路光束进入探测器件进行光谱、功率的监测。2.根据权利要求1所述的一种半导体激光器输出光光电特性监测结构，其特征在于，所述微柱透镜和柱面镜依据激光器芯片有源区的尺寸和快慢轴发散角的大小进行设计，激光器芯片可以单独使用微柱透镜或者微柱透镜和柱面镜同时使用以达到最佳准直效果。3.根据权利要求1所述的一种半导体激光器输出光光电特性监测结构，其特征在于，所述分束镜，表面镀分光膜，分光膜按照一定比例将激光器芯片发出的光束分成透射光和反射光，分光膜的分光比例可以根据需要设计为任意比例，分束镜可以是分光平片、棱镜或光栅。4.根据权利要求1所述的一种半导体激光器输出光光电特性监测结构，其特征在于，所述激光器芯片和聚焦透镜共轴放置，分束镜倾斜一个角度放置在它们中间的位置，激光器芯片的放置位置前后可调整，探测器放置的位置范围可根据分束镜分出光束的倾斜角度进行调整，倾斜角度为30°到150°，沿轴的最近位置只需不遮挡光路即可，探测器距离分束器件的距离可以根据具体需求前后调整。5.根据权利要求1所述的一种半导体激光器输出光光电特性监测结构，其特征在于，所述聚焦透镜可以是球面、非球面或自聚焦透镜。6.根据权利要求1所述的一种半导体激光器输出光光电特性监测结构，其特征在于，所述光纤端面经过研磨和抛光，并镀增透膜。
【专利摘要】本实用新型提供了一种半导体激光器输出光光电特性监测结构，其特征在于，激光器芯片发出的光束经由前方的一个微柱透镜和一个柱面镜在快轴和慢轴方向进行准直后形成准平行光束，这束准平行光束照射在分束镜上，准平行光束分成多束具有特定光强比的透射光与反射光，分束后透射路光束由聚焦透镜会聚成像到输出光纤端面上完成耦合，另外单束或多束反射路光束进入探测器件进行光谱、功率的监测，解除了传统技术方案中对输出主激光无法监测、以及监测噪声过大的限制，提高了激光器使用时的控制精度，在保证获得最佳耦合效率的同时还增强了激光器内部结构设计的灵活性。
【IPC分类】G01M11/02, G01R31/00
【公开号】CN204694791
【申请号】CN201520382168
【发明人】周鹏磊, 马宁, 陆怡思, 刘玉凤, 王瑞松, 白永刚, 周颖, 姜再欣, 董琳琳, 汪祎
【申请人】北京杏林睿光科技有限公司
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年6月4日
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种半导体激光器输出光光电特性监测结构，尤其涉及一种实时检测输出主激光光电特性的监测结构。
【背景技术】
[0002]在工业、医学和科研领域中广泛地使用400~1550nm等激光作为工作光源，这些光经常需要大功率连续输出使用，在使用的过程中无法再次测试工作光源的光电参数如功率、波长等，所以需要提供一个能实时监测工作中的激光输出状态的监测结构。
[0003]传统的技术方案是在激光器芯片的发光面背后安装探测器件，对激光器的光电特性进行采集。在此方案中，探测器采集到的光是激光器输出光漏出的部分或者激光器外壳内壁漫反射回来的环境光，光束没有方向性；该环境光的测试数值会根据探测器件摆放的位置及探测器件的尺寸变化而变化，探测器安装时需要固定在特定的位置处才能采集到理想的数值，并且由于采集的是环境光，采集的准确性会受到环境光变化和输出光反射的影响，所以很难长时间稳定的监测激光器输出情况，而且生产工艺较复杂。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的是提供了一种半导体激光器输出光光电特性监测结构，该结构使激光光束在快轴和慢轴方向都得到了准直，准直后的光束通过设定好分束比的分束镜分成多束光，透射光束通过耦合透镜耦合入光纤，反射光束进入探测器进行监测，解除了传统技术方案中对输出主激光测量精度低，环境影响大的问题，降低了激光器装调的难度，在保证获得最佳耦合效率的同时还增强了对激光器工作状态监测和控制的灵活性。
[0005]本实用新型采用的技术方案是:一种半导体激光器输出光光电特性监测结构，其特征在于，激光器芯片发出的光束经由前方的一个微柱透镜和一个柱面镜在快轴和慢轴方向进行准直后形成准平行光束，这束准平行光束照射在分束镜上，准平行光束分成多束具有特定光强比的透射光与反射光。分束后透射路光束由聚焦透镜会聚成像到输出光纤端面上完成耦合，另外单束或多束反射路光束进入探测器件进行光谱、功率等监测。
[0006]其中，所述微柱透镜和柱面镜依据激光器芯片有源区的尺寸和快慢轴发散角的大小进行设计，激光器芯片可以单独使用微柱透镜或者微柱透镜和柱面镜同时使用以达到最佳准直效果。
[0007]其中，所述分束镜，表面镀分光膜，分光膜按照一定比例将激光器芯片发出的光束分成透射光和反射光。分光膜的分光比例可以根据需要设计为任意比例，分束镜可以是分光平片、棱镜或光栅等。
[0008]其中，所述激光器芯片和聚焦透镜共轴放置，分束镜倾斜一个角度放置在它们中间的位置，激光器芯片的放置位置前后可调整，探测器放置的位置范围可根据分束镜分出光束的倾斜角度进行调整，倾斜角度为30°到150°，沿轴的最近位置只需不遮挡光路即可，探测器距离分束器件的距离可以根据具体需求前后调整。
[0009]其中，所述聚焦透镜可以是球面、非球面或自聚焦透镜。
[0010]其中，所述光纤端面经过研磨和抛光，并镀增透膜。
[0011]本实用新型的有益效果是:通过对输出主激光光束采用分束镜采集光束的结构，解除了对输出激光器光束无法实时采集的限制，该结构在探测目标的选取上直接选择输出主激光分离出来的部分，从而提高了测量的精度和测量的稳定性，并且该结构在探测器件安装时对其位置的要求不再严苛，从而降低了激光器整体装调的难度，并且获得了足够的空间在不同位置放置多种探测器件来实现激光器更多的应用功能，增强了激光器内部结构设计的灵活性，而且，针对不同的分束镜，还可以通过改变探测器件安装方式，保证获得最佳的监测效果。
【附图说明】
[0012]图1是半导体激光器输出光光电特性监测结构的方案示意图。
[0013]图2是探测器放置位置变化范围示意图。
[0014]图3是半导体激光器输出光光电特性监测结构的立体示意图。
[0015]图中:1.激光器芯片，2.微柱透镜，3.柱面镜4.分束镜，5.聚焦透镜，6.光纤，7.探测器。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的描述。图1显示了半导体激光器输出光光电特性监测结构的方案示意图，图3是其立体示图，如图所示，激光器芯片I发射出激光光束，该光束经过安装在其前方的微柱透镜2，使光束在快轴方向准直，通过微柱透镜2的光束垂直芯片端面呈扇形射出，照射到前方的柱面镜3上，将快轴准直过的光束在慢轴方向继续准直，于是从柱面镜3射出的光束为准平行光束，这束准平行光束照射在一片倾斜放置的分束镜4上，该分束镜4单面镀一层或多层分束膜，分束膜对激光器芯片I发出的光束通过一定比例的透射和反射进行分束，通过分束镜4分束后的透射光束再经过聚焦透镜5会聚成像到输出光纤6的端面上，其光斑的尺寸不大于光纤芯径，发散角小于光纤数值孔径对应的角度，即可达到高效耦合的目的；而通过分束镜4分束后的反射光束进入探测器7中，通过探测器监测主光光电特性。
[0017]上述的分束镜4可根据不同的监测要求对透射和反射比例进行设计，经过微柱透镜2和柱面镜3后输出的准平行光束入射到分束镜4上，从分束镜4分束后的透射光束做为主输出光束通过耦合透镜5会聚成像到输出光纤6的端面上，而反射光束则进入探测器进行监测，这样被监测的光束和输出光束都是来自激光器芯片I，虽然输出的光束能量成比例，但是输出主光拥有同样的光电参数特性，测试该光束可以达到准确监测的效果。
[0018]上述激光器芯片I和自聚焦透镜5共轴放置，分束镜7倾斜一个角度放置在它们中间的位置。探测器7放置的位置可以在一定范围内进行调整，具体位置范围如图2所示，其光束光轴相对激光器芯片I光束光轴的倾斜角度可以在30°到150°之间，沿轴的最近位置只需不遮挡光路即可。分束镜7的倾斜角根据探测器7的位置调整，使反射路的准平行光束可以和透射路的准平行光束按照指定位置角度分束。
[0019]最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，并且在应用上可以延伸到其他的修改、变化、应用和实施例，同时认为所有这样的修改、变化、应用、实施例都在本实用新型的精神和范围内。
【主权项】
1.一种半导体激光器输出光光电特性监测结构，其特征在于，激光器芯片发出的光束经由前方的一个微柱透镜和一个柱面镜在快轴和慢轴方向进行准直后形成准平行光束，这束准平行光束照射在分束镜上，准平行光束分成多束具有特定光强比的透射光与反射光，分束后透射路光束由聚焦透镜会聚成像到输出光纤端面上完成耦合，另外单束或多束反射路光束进入探测器件进行光谱、功率的监测。2.根据权利要求1所述的一种半导体激光器输出光光电特性监测结构，其特征在于，所述微柱透镜和柱面镜依据激光器芯片有源区的尺寸和快慢轴发散角的大小进行设计，激光器芯片可以单独使用微柱透镜或者微柱透镜和柱面镜同时使用以达到最佳准直效果。3.根据权利要求1所述的一种半导体激光器输出光光电特性监测结构，其特征在于，所述分束镜，表面镀分光膜，分光膜按照一定比例将激光器芯片发出的光束分成透射光和反射光，分光膜的分光比例可以根据需要设计为任意比例，分束镜可以是分光平片、棱镜或光栅。4.根据权利要求1所述的一种半导体激光器输出光光电特性监测结构，其特征在于，所述激光器芯片和聚焦透镜共轴放置，分束镜倾斜一个角度放置在它们中间的位置，激光器芯片的放置位置前后可调整，探测器放置的位置范围可根据分束镜分出光束的倾斜角度进行调整，倾斜角度为30°到150°，沿轴的最近位置只需不遮挡光路即可，探测器距离分束器件的距离可以根据具体需求前后调整。5.根据权利要求1所述的一种半导体激光器输出光光电特性监测结构，其特征在于，所述聚焦透镜可以是球面、非球面或自聚焦透镜。6.根据权利要求1所述的一种半导体激光器输出光光电特性监测结构，其特征在于，所述光纤端面经过研磨和抛光，并镀增透膜。
【专利摘要】本实用新型提供了一种半导体激光器输出光光电特性监测结构，其特征在于，激光器芯片发出的光束经由前方的一个微柱透镜和一个柱面镜在快轴和慢轴方向进行准直后形成准平行光束，这束准平行光束照射在分束镜上，准平行光束分成多束具有特定光强比的透射光与反射光，分束后透射路光束由聚焦透镜会聚成像到输出光纤端面上完成耦合，另外单束或多束反射路光束进入探测器件进行光谱、功率的监测，解除了传统技术方案中对输出主激光无法监测、以及监测噪声过大的限制，提高了激光器使用时的控制精度，在保证获得最佳耦合效率的同时还增强了激光器内部结构设计的灵活性。
【IPC分类】G01M11/02, G01R31/00
【公开号】CN204694791
【申请号】CN201520382168
【发明人】周鹏磊, 马宁, 陆怡思, 刘玉凤, 王瑞松, 白永刚, 周颖, 姜再欣, 董琳琳, 汪祎
【申请人】北京杏林睿光科技有限公司
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年6月4日
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