CN105334024B - 半导体激光器阵列单巴实时测试***及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种半导体激光器阵列单巴实时测试***及测试方法，能够简便、有效地实现阵列工作状态下单巴功率和/或光谱的测试。该半导体激光器阵列单巴实时测试***，包括半导体激光器阵列、光接收器、光束导光分离器和拖动机构，所述光束导光分离器设置于半导体激光器阵列与光接收器之间的光路上；光束导光分离器的体型只对应一个巴条的出光，使该巴条的出光在光束导光分离器经过至少一次全反射导出，且导出方向与原光路不同；每次测量，光束导光分离器定位于单个巴条前方；光束导光分离器避免其他巴条的干扰。本发明简便、有效地改变被测试单巴出光光路，不影响激光器的正常工作；且***体积小，重量轻。

Description

半导体激光器阵列单巴实时测试***及测试方法

技术领域

本发明涉及一种半导体激光器阵列单巴实时测试***及其测试方法。

背景技术

半导体激光器阵列是由多个巴条组成，具体可以为叠阵形式，也可以为水平阵列形式。当巴条组成半导体激光器阵列(尤其是叠阵形式)，受整体影响，巴条的功率&光谱状态情况与单巴测试的结果有明显偏差，导致整体的测试数据不准确，导致半导体激光器阵列的应用受到影响(常见泵浦)。而且，半导体激光器阵列在工作中经常出现某一巴条功率衰减，或微通道堵塞导致温度升高，产生波长漂移。

现有的测试方法无法在阵列工作的状态下测量单巴的功率&光谱数据，不能探知上下巴条的相互影响。当出现阵列整体功率下降或者整体光谱漂移时，只能将半导体激光器阵列拆解，取出所有巴条逐个测量排检，找出缺陷巴条。然而，这样做一方面容易损坏激光器，另一方面增加了生产测试程序，降低了生产效率。

因此，阵列工作状态下的单巴测试具有重要的实际意义。

发明内容

本发明提出一种半导体激光器阵列单巴实时测试***及测试方法，能够简便、有效地实现阵列工作状态下单巴功率和/或光谱的测试。

本发明的方案如下：

半导体激光器阵列单巴实时测试***，包括半导体激光器阵列、光接收器、光束导光分离器和拖动机构，所述光束导光分离器设置于半导体激光器阵列与光接收器之间的光路上；光束导光分离器的体型对应于半导体激光器阵列中的单个巴条(这里的“体型对应”强调的是在半导体激光器阵列原光路范围的有效形状、尺寸)，光束导光分离器在半导体激光器阵列巴条排布方向上的端面覆有全反射膜，使得：半导体激光器阵列中仅有一个巴条发出的光进入光束导光分离器，并在光束导光分离器内经过全反射后以不同于巴条光轴的方向出射至光接收器，同时所述全反射膜避免邻近巴条的发散光进入光束导光分离器；所述拖动机构用以拖动光束导光分离器遍历各个巴条，光接收器依次接收每一个巴条的出光。

以上方案中，巴条发出的光进入光束导光分离器，可以允许损耗一部分光，只要通过在后计算补偿即可。补偿算法属于常规技术手段。

基于以上方案，本发明还进一步作如下优化：

上述光束导光分离器为透明光学器件，单个巴条发出的光垂直透过透明光学器件的第一侧面进入透明光学器件，设巴条间距为p，巴条的平均快轴发散角为θ，则所述第一侧面的厚度t范围为p<t<2p，第一侧面与半导体激光器阵列的距离m范围为0<m<p/2tg(θ/2)。

上述透明光学器件为平板型结构，平板上下两面即覆于所述全反射膜，平板厚度即t，p<t<2p。实际上，即便不是绝对的标准平板，只要保证第一侧面只接收单巴发出的光(即第一侧面的厚度t范围为p<t<2p)，所述全反射膜也能够保证避免其他巴的干扰。

设进入透明光学器件的光首先到达第二侧面，则所述第二侧面与巴条光轴方向的夹角α满足第二侧面上的全反射条件。采取不同的结构设计，经过第二侧面全反射后的光可以直接出射，也可以经过其他侧面再一次全反射后出射。

另外，可以在第二侧面和第三侧面上镀全反射膜，也就不必限定为“满足全反射条件”。

上述透明光学器件为七面体，其中的第三侧面与所述第一侧面平行并与第二侧面邻接，使得经第二侧面全反射后的光经过第三侧面再一次全反射后，透过第四侧面出射至光接收器。

上述透明光学器件还包括第五侧面，第五侧面的两端分别与第一侧面和第二侧面邻接，第五侧面与第四侧面平行。

上述光束导光分离器的入光面和出光面镀有增透膜。对于前述七面体的那种结构形式，即第一侧面和第四侧面镀有增透膜。

上述光接收器采用积分球。

采用以上半导体激光器阵列单巴测试***实现单巴测试的方法，主要包括以下环节：

将光束导光分离器定位于某一巴条前，使得半导体激光器阵列中仅该巴条发出的光进入光束导光分离器；

该巴条的光被光束导光分离器导出至光接收器，然后完成该巴条出光的探测；

拖动机构依次平移光束导光分离器重新定位于其他每个巴条前，最终完成各个单巴出光的探测。

这里需要说明的是，通常应用时，光接收器(如积分球)的入口足够大，且距离光束导光分离器足够近，可完全收光，光接收器不需要同步移动。当堆叠巴条高度大于光接收器入口时，只需同步移动光接收器，或者可以采用对接一段导光结构，保持接收器位置恒定。

另外，如果因其他需要导致光接收器的入口距离光束导光分离器较远时，可以采用透镜将出射光压缩进光接收器。

本发明具有以下优点：

简便、有效地改变被测试单巴出光光路，使之与主光路完全分离，从而实现激光器工作状态下测试单巴功率&光谱，不影响激光器的正常工作。

***体积小，重量轻，可搭配测试升降台移动完成全巴条的扫描检测。

可应用于工作状态下巴条的快速排检故障检测。

既可应用于叠阵，也可应用于水平阵列。

附图说明

图1、图2为实施例一的***结构以及光路示意图。

图3、图4、图5为实施例一的光束导光分离器的结构示意图。

图6-图10为其它各种实施例的结构示意图。

附图标号说明：

1-第一侧面；2-第二侧面；3-第三侧面；4-第四侧面；5-第五侧面；6-平板上端面；7-平板下端面；

11-半导体激光器阵列；12-光束导光分离器；13-光接收器；14-吸光板。

具体实施方式

本发明通过设置光束导光分离器使得半导体激光器阵列中单个巴条的出光沿有别于主光路的另一方向出光，进行针对性的检测(功率和光谱)。通过移动光束导光分离器，能够遍历每个巴条。方案的技术思想：1、光束导光分离器的体型只对应一个巴条的出光，使该巴条的出光在光束导光分离器经过至少一次全反射导出，且导出方向与原光路不同；2、每次测量，光束导光分离器定位于单个巴条前方；3、需避免其他巴条的干扰。

如图1所示，光束导光分离器12设置于半导体激光器阵列11与光接收器13之间的光路上；光束导光分离器11的体型对应于半导体激光器阵列中的单个巴条，使得：半导体激光器阵列中仅有一个巴条发出的光进入光束导光分离器，并在光束导光分离器内经过全反射后以不同于巴条光轴的方向出射至光接收器；光束导光分离器在半导体激光器阵列巴条排布方向上的端面(即图1中的上表面和下表面)覆有全反射膜，这样全反射膜能够避免邻近巴条的发散光进入光束导光分离器。如图1中箭头所示，拖动机构依次(向上或向下)平移光束导光分离器重新定位于其他每个巴条前，即可完成各个单巴出光的探测。

该实施例中的光束导光分离器具体为七面体平板，平板上端面6和平板下端面7镀反射膜层，其余面进行抛光。当该器件对准某一巴条时，该巴条的光束完全进入，并改变方向从旁边导出。而该巴条上下其他巴条发出的光，被该器件反射到其他方向，不产生任何干扰。

设阵列巴条picth为P，巴条平均快轴发散角为θ，该七面体平板的厚度t范围则为p<t<2p，即第一侧面只接收单巴发出的光；七面体平板距离巴条出光端面的距离m范围则为0<m<p/2tg(θ/2)。

如图1所示，单巴发出的光垂直透过第一侧面1进入七面体平板内到达第二侧面2，第二侧面与巴条光轴方向的夹角α满足第二侧面上的全反射条件(即入射角≥全反射临界角，设全反射临界角为c，如图4所示，90°-α≥c)，经第二侧面全反射后的光有一部分直接从第四侧面4出射，还有一部分经过第三侧面3再一次全反射后从第四侧面出射，最后进入光接收器(积分球)。其中，第一侧面1和第四侧面4镀有增透膜。

光在七面体平板内的路径也可以通过改变七面体的形状而改变，比如使经过第二侧面全反射后的光全部直接出射，或者全部经过第三侧面再一次全反射后出射。

另外，可以在第二侧面和第三侧面上镀全反射膜，也就不必满足全反射临界角。

以上实施例为本发明的最佳实施例。基于本发明的技术思想，还可设计多种结构形式的光束导光分离器：

如图6，光束导光分离器为略微呈楔形的平板。应当注意，该楔形平板在半导体激光器阵列原光路范围内(对应于发光区域的部分)的有效形状、尺寸仍是与单个巴条的体型对应的，即半导体激光器阵列发出的光仅有单个巴条进入楔形平板内。

如图7，光束导光分离器为五面体平板。可以通过在其中的斜面上镀全反射膜，使得进入五面体平板的光经过一次全反射后直接出射。

如图8，光束导光分离器为一种八面体平板，进行一次全反射后直接出射。

如图9，光束导光分离器为另一种八面体平板，进行两次全反射后出射。

如图10，还可以采用两个以上组件整体实现导光分离，即光束导光分离器由两个组件整体构成。

以上实施例及附图主要以常见的叠阵为例详细介绍了本发明。对于水平阵列的情况，只需根据巴条排布方向作相应的设置，且仍可参照以上实施例做相应的优化，故亦在本专利申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.半导体激光器阵列单巴实时测试***，包括半导体激光器阵列和光接收器，其特征在于：还包括光束导光分离器和拖动机构，所述光束导光分离器设置于半导体激光器阵列与光接收器之间的光路上；光束导光分离器的体型对应于半导体激光器阵列中的单个巴条，光束导光分离器在半导体激光器阵列巴条排布方向上的端面覆有全反射膜，使得：半导体激光器阵列中仅有一个巴条发出的光进入光束导光分离器，并在光束导光分离器内经过全反射后以不同于巴条光轴的方向出射至光接收器，同时所述全反射膜避免邻近巴条的发散光进入光束导光分离器；所述拖动机构用以拖动光束导光分离器遍历各个巴条，光接收器依次接收每一个巴条的出光。

2.根据权利要求1所述的半导体激光器阵列单巴实时测试***，其特征在于：所述光束导光分离器为透明光学器件，单个巴条发出的光垂直透过透明光学器件的第一侧面进入透明光学器件，设巴条间距为p，巴条的平均快轴发散角为θ，则所述第一侧面的厚度t范围为p<t<2p，第一侧面与半导体激光器阵列的距离m范围为0<m<p/2tg(θ/2)。

3.根据权利要求2所述的半导体激光器阵列单巴实时测试***，其特征在于：所述透明光学器件为平板型结构，平板上下两面即覆于所述全反射膜，平板厚度即t，p<t<2p。

4.根据权利要求3所述的半导体激光器阵列单巴实时测试***，其特征在于：设进入透明光学器件的光首先到达第二侧面，则所述第二侧面与巴条光轴方向的夹角α满足第二侧面上的全反射条件。

5.根据权利要求4所述的半导体激光器阵列单巴实时测试***，其特征在于：所述透明光学器件为七面体，其中的第三侧面与所述第一侧面平行并与第二侧面邻接，使得经第二侧面全反射后的光经过第三侧面再一次全反射后，透过第四侧面出射至光接收器。

6.根据权利要求5所述的半导体激光器阵列单巴实时测试***，其特征在于：所述透明光学器件还包括第五侧面，第五侧面的两端分别与第一侧面和第二侧面邻接，第五侧面与第四侧面平行。

7.根据权利要求1至6任一所述的半导体激光器阵列单巴实时测试***，其特征在于：光束导光分离器的入光面和出光面镀有增透膜。

8.根据权利要求1所述的半导体激光器阵列单巴实时测试***，其特征在于：所述光接收器采用积分球。

9.采用权利要求1所述的半导体激光器阵列单巴实时测试***实现单巴测试的方法，主要包括以下环节：

将光束导光分离器定位于某一巴条前，使得半导体激光器阵列中仅该巴条发出的光进入光束导光分离器；

该巴条的光被光束导光分离器导出至光接收器，然后完成该巴条出光的探测；

拖动机构依次平移光束导光分离器重新定位于其他每个巴条前，最终完成各个单巴出光的探测。