CN112362313A - 一种激光芯片耐回返光能力的光路测试***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种激光芯片耐回返光能力的光路测试***及方法，涉及半导体激光器技术领域；其***包括：回返光测试单元，用于向所述光路监测单元发射激光，以模拟光路监测单元在正常工作时接收到的回返光；光路监测单元，设置在回返光测试单元的光路上，用于接收所述回返光，同时正常发射激光；功率探测器，通过光纤与所述光路监测单元连接，并接收光路监测单元发射的激光，以监测光路监测单元在接收所述回返光测试单元发射的回返光时的芯片输出功率稳定性。本发明提出的技术方案通过向被测试的激光芯片发射激光，模拟被测试激光芯片在正常工作时接收到的回返光，准确评估激光芯片的耐回返光阈值。

Description

一种激光芯片耐回返光能力的光路测试***及方法
技术领域
本发明涉及半导体激光器技术领域，尤其涉及一种激光芯片耐回返光能力的光路测试***及方法。
背景技术
随着激光技术的发展和激光器输出功率水平的提高，对激光芯片的抗回返光能力的要求越来越高，其中，在激光芯片正常工作过程中，会有少量激光沿原路反射回激光芯片。回返光的强度达到一定程度时可能够烧毁激光芯片，影响激光器的性能。因此，准确评估激光芯片的耐回返光能力是激光芯片的使用前提条件。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种激光芯片耐回返光能力的光路测试***及方法，可以准确评估激光芯片在正常工作情况下的耐回返光阈值。
一种激光芯片耐回返光能力的光路测试***，包括光路监测单元、回返光测试单元和功率探测器；所述回返光测试单元，用于向所述光路监测单元发射激光，以模拟光路监测单元在正常工作状态下接收到的回返光；所述光路监测单元，设置在回返光测试单元的出光方向上，用于接收所述回返光，同时正常发射激光；所述功率探测器，通过光纤与所述光路监测单元连接，并接收光路监测单元发射的激光，以监测所述光路监测单元在接收所述回返光测试单元发射的回返光时的输出功率。
进一步地，所述光路监测单元包括第一激光芯片、偏振合束器和输出光纤；将第一激光芯片正常工作时发射的激光作为第一光束；所述偏振合束器透射第一光束到所述输出光纤，并通过光纤传输至功率探测器；所述回返光测试单元包括第二激光芯片，将第二激光芯片发射的激光作为回返光束，所述偏振合束器反射所述回返光束至所述第一激光芯片，以模拟所述第一激光芯片在正常工作时接收到的回返光。
进一步地，所述第一光束和所述回返光束均为P光。
进一步地，所述偏振合束器包括：第一入光面，用于接收所述第一光束；第二入光面，用于接收所述回返光束；所述第二入光面贴设有半波片；合束面，所述合束面镀设有透P光反S光的膜层，用于透射所述第一光束，反射经所述半波片改变偏振方向后的所述回返光束，所述合束面反射的所述回返光束进入所述第一激光芯片中；出光面，用于输出所述合束面透射的所述第一光束。
进一步地，第一光束和回返光束均为S光。
进一步地，所述偏振合束器包括：第一入光面，用于接收所述第一光束；第二入光面，用于接收所述回返光束；所述第二入光面贴设有半波片；合束面，所述合束面镀设有透S光反P光的膜层，用于透射所述第一光束，反射经所述半波片改变偏振方向后的所述回返光束，所述合束面反射的所述回返光束进入所述第一激光芯片中；出光面，用于输出所述合束面透射的所述第一光束。
进一步地，所述偏振合束器包括：第一入光面，用于接收第一光束；所述第一入光面贴设有半波片；所述第一光束经所述第一入光面进入偏振合束器时，由S光转换为P光；第二入光面，用于接收回返光束；合束面，所述合束面镀设有透P光反S光的膜层，用于透射经所述半波片改变偏振方向后的所述第一光束，反射所述回返光束，所述合束面反射的所述回返光束进入所述第一激光芯片中；出光面，用于输出所述合束面透射的所述第一光束。
本发明还提供一种激光芯片耐回返光能力的光路测试方法，其特征在于：包括以下步骤：
通过外接电源分别给第一激光芯片和第二激光芯片供电，使第一激光芯片产生正常工作时的激光，作为第一光束，使第二激光芯片产生激光，作为回返光束；第一光束和回返光束均为P光；所述第一光束经第一快轴准直镜、第一慢轴准直镜、第一反射镜、偏振合束器、快轴准直透镜、慢轴准直透镜和输出光纤组成的光路传输至功率探测器；所述回返光束经第二快轴准直镜、第二慢轴准直镜、第二反射镜、偏振合束器、第一反射镜、第一慢轴准直镜、第一快轴准直镜组成的光路传输至第一激光芯片，以模拟第一激光芯片在正常工作时接收到的回返光；逐渐增加第二激光芯片的输入电流，以改变所述回返光束的功率，同时，功率探测器通过接收所述第一光束，持续监测第一激光芯片的输出功率变化情况，以测试所述第一激光芯片在接收到的回返光功率不断增加的情况下的输出功率稳定性。
进一步地，功率探测器持续监测第一激光芯片的输出功率变化情况时，若功率探测器监测到的第一激光芯片的输出功率变为0，则代表第一激光芯片被烧毁，记录此时的第二激光芯片的输出功率，并作为第一激光芯片在正常工作时的耐回返光能力阈值。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：本发明提出的技术方案通过向被测试的激光芯片发射激光，模拟被测试激光芯片在正常工作时接收到的回返光，可以准确评估激光芯片的耐回返光阈值，对激光芯片的设计与制造具有重要的参考意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1是本发明实施例中一种激光芯片耐回返光能力的光路测试***的示意图；
图2是本发明实施例一中偏振合束器的示意图；
图3是本发明实施例中一种激光芯片耐回返光能力的光路测试方法的流程图；
图4是本发明实施例二中偏振合束器的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述地实施例是本发明一部分实施例，而不是全部地实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
实施例一：
本实施例提供了一种激光芯片耐回返光能力的光路测试***及方法。请参阅图1，图1是本发明实施例中一种激光芯片耐回返光能力的光路测试***的结构图；本发明实施例提出的一种激光芯片耐回返光能力的光路测试***包括：光路监测单元1、回返光测试单元2和功率探测器3。
所述回返光测试单元2用于向所述光路监测单元1发射激光，以模拟光路监测单元1在正常工作状态下接收到的回返光；所述光路监测单元1，设置在回返光测试单元2的出光方向上，用于接收所述回返光，同时正常发射激光；所述功率探测器3，通过光纤与所述光路监测单元1连接，并接收光路监测单元1发射的激光，以监测所述光路监测单元1在接收所述回返光测试单元2发射的回返光时的输出功率稳定性。
所述光路监测单元1包括：第一激光芯片11、第一快轴准直镜12、第一慢轴准直镜13、第一反射镜14、偏振合束器15、快轴聚焦透镜16、慢轴聚焦透镜17和输出光纤18。
将第一激光芯片11正常工作时发射的激光作为第一光束S1；第一快轴准直镜12设置在第一激光芯片11的出光方向上，用于对所述第一光束S1在快轴方向上进行准直；第一慢轴准直镜13设置在第一快轴准直镜12的出光方向上，用于对所述第一光束S1在慢轴方向上进行准直；第一反射镜14设置在第一慢轴准直镜13的出光方向上，用于将经过快慢轴准直后的所述第一光束S1反射至偏振合束器15；所述偏振合束器15设置在第一反射镜14的出光方向上，所述第一光束S1直接透过所述偏振合束器15；快轴聚焦透镜16设置在偏振合束器15的出光方向上，用于接收所述偏振合束器15输出的第一光束S1，并在快轴方向上进行聚焦；慢轴聚焦透镜17设置在快轴聚焦透镜16的出光方向上，用于接收经过快轴聚焦后的第一光束S1，并在慢轴方向上进行聚焦；输出光纤18设置在慢轴聚焦透镜17的出光方向上，用于接收经过快慢轴聚焦后的第一光束S1，并通过光纤传输至功率探测器3。
所述回返光测试单元2包括：第二激光芯片21、第二快轴准直镜22、第二慢轴准直镜23和第二反射镜24。
将第二激光芯片21发射的激光作为回返光束S2，模拟第一激光芯片11正常工作时接收到的回返光；第二快轴准直镜22设置在第二激光芯片21的出光方向上，用于对所述回返光束S2在快轴方向上进行准直；第二慢轴准直镜23设置在第二快轴准直镜22的出光方向上，用于对所述回返光束S2在慢轴方向上进行准直；第二反射镜24设置在第二慢轴准直镜23的出光方向上，用于将经过快慢轴准直后的所述回返光束S2反射至所述偏振合束器15；偏振合束器15设置在第二反射镜24的出光方向上。
本实施例中，所述第一光束S1和所述回返光束S2均为P光（P偏振光）。
请参阅图2，图2是本实施例中偏振合束器15的结构图；所述偏振合束器15由相对设置的两个三棱镜胶接固定而成，包括：第一入光面151，用于接收所述第一光束S1；第二入光面152，用于接收所述回返光束S2；所述第二入光面152贴设有半波片155，所述半波片155用于将所述回返光束S2的偏振方向旋转90°；合束面153，所述合束面153镀设有透P光反S光（S偏振光）的膜层，用于透射所述第一光束S1，反射经所述半波片155改变偏振方向后的所述回返光束S2；出光面154，用于输出所述合束面153透射的所述第一光束S1；所述第一入光面151与所述第二入光面152相互垂直，且位于同一三棱镜，所述出光面154与所述第一入光面151相互平行，所述合束面153位于两个三棱镜的胶接处。
所述合束面153反射的所述回返光束依次经第一反射镜14、第一慢轴准直镜13和第一快轴准直镜12后进入所述第一激光芯片11中。
请参考图3，图3是本发明实施例中一种激光芯片耐回返光能力的光路测试方法的流程图，具体包括如下步骤：
S101：通过外接电源分别给第一激光芯片11和第二激光芯片21供电，使第一激光芯片11产生正常工作时的激光，作为第一光束S1，使第二激光芯片21产生激光，作为回返光束S2；第一光束S1和回返光束S2均为P光；S102：所述第一光束S1经第一快轴准直镜12、第一慢轴准直镜13、第一反射镜14、偏振合束器15、快轴准直透镜16、慢轴准直透镜17和输出光纤18组成的光路传输至功率探测器3；S103：所述回返光束S2经第二快轴准直镜22、第二慢轴准直镜23、第二反射镜24、偏振合束器15、第一反射镜14、第一慢轴准直镜13、第一快轴准直镜12组成的光路传输至第一激光芯片11，以模拟第一激光芯片11在正常工作状态下接收到的回返光；S104：逐渐增加第二激光芯片21的输入电流，以改变所述回返光束S2的功率，同时，功率探测器3通过接收所述第一光束S1，持续监测第一激光芯片11的输出功率变化情况，以测试所述第一激光芯片11在接收到的回返光功率不断增加的情况下的输出功率稳定性。
步骤S103中，偏振合束器15包括用于接收第一光束S1的第一入光面151、用于接收回返光束的第二入光面152、合束面153和出光面154；第二入光面152贴设有半波片155，合束面153上镀射有透p光反S光的膜层。
第二激光芯片21输出的回返光束S2依次经第二快轴准直镜22在快轴方向上准直、第二慢轴准直镜23在慢轴方向上准直，再经第二反射镜24反射后通过第二入光面152进入偏振合束器15，所述回返光束S2的偏振方向被贴设在第二入光面152的半波片155旋转90°，转换为S光；转换为S光后的回返光束S2被偏振合束器15中的合束面153反射至第一反射镜14，再经第一慢轴准直镜13和第一快轴准直镜12后进入所述第一激光芯片11中。
步骤S104中，若功率探测器3监测到的第一激光芯片11的输出功率变为0，则代表第一激光芯片11被烧毁，记录此时的第二激光芯片21的输出功率，并作为第一激光芯片11在正常工作时的耐回返光能力阈值。
实施例二：
本实施例中第一光束S1和回返光束S2均为S光；所述偏振合束器15包括：第一入光面151，用于接收第一光束S1；第二入光面152，用于接收回返光束S2；所述第二入光面152贴设有半波片155，所述半波片155用于将所述回返光束S2的偏振方向旋转90°；合束面153，所述合束面153镀设有透S光反P光的膜层，用于透射所述第一光束S1，反射经所述半波片155改变偏振方向后的所述回返光束S2；出光面154，用于输出所述合束面153透射的所述第一光束S1。
本实施例中未述及部分均与实施例一相同，此处不再赘述。
利用本实施例的光路测试***对第一激光芯片11的耐回返光能力进行测试时：步骤S103中，第二激光芯片21输出的回返光束S2依次经第二快轴准直镜22在快轴方向上准直、第二慢轴准直镜23在慢轴方向上准直后，再经第二反射镜24反射，并通过第二入光面152进入偏振合束器15，同时，所述回返光束S2的偏振方向被贴设在第二入光面152的半波片155旋转90°，转换为P光。
转换为P光后的回返光束S2被偏振合束器15中的合束面153反射至第一反射镜14，再经第一慢轴准直镜13和第一快轴准直镜12后进入所述第一激光芯片11中，以模拟第一激光芯片11在正常工作状态下接收到的回返光。
实施例三：
请参阅图4，图4是本实施例中偏振合束器15的结构图；本实施例中第一光束和回返光束均为S光。
所述偏振合束器15包括：第一入光面151，用于接收第一光束S1；所述第一入光面151贴设有半波片155，所述半波片155用于将所述第一光束S1的偏振方向旋转90°；所述第一光束S1经所述第一入光面151进入偏振合束器15时，由S光转换为P光；第二入光面152，用于接收回返光束S2；合束面153，所述合束面153镀设有透P光反S光的膜层，用于透射经所述半波片155改变偏振方向后的所述第一光束S1，反射所述回返光束S2；出光面154，用于输出所述合束面153透射的所述第一光束S1。
本实施例中未述及部分均与实施例一相同，此处不再赘述。
利用本实施例的光路测试***对第一激光芯片11的耐回返光能力进行测试时：步骤S103中，第一光束S1依次经第一快轴准直镜12在快轴方向上准直、第一慢轴准直镜13在慢轴方向上准直后，再经第一反射镜14反射后通过第一入光面151进入偏振合束器15，所述第一光束S1的偏振方向被贴设在第一入光面151的半波片155旋转90°。转换为P光；转换为P光的第一光束S1经合束面153透射后由出光面154输出，出光面154输出的第一光束S1耦合进入输出光纤18中，并经光纤传输至功率探测器3。
同时，第二激光芯片21输出的回返光束S2依次经第二快轴准直镜22在快轴方向上准直、第二慢轴准直镜23在慢轴方向上准直后，再经第二反射镜24反射后通过第二入光面152进入偏振合束器15，并被合束面153反射至第一反射镜14，经第一慢轴准直镜13和第一快轴准直镜12后进入所述第一激光芯片11中，以模拟第一激光芯片11在正常工作时接收到的回返光。
另外需要说明的是：上述所有实施例所涉及的图1、图2和图4中虚线所示的光路为便于理解的简略示意图，并非激光芯片在实际工作时发射的光束形状。
本发明的有益效果是：本发明提出的技术方案向被测试的激光芯片发射激光，模拟被测试激光芯片在正常工作时接收到的回返光，可以准确评估激光芯片的耐回返光阈值，对激光芯片的设计与制造具有重要参考意义。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制：尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种激光芯片耐回返光能力的光路测试***，其特征在于：包括：光路监测单元、回返光测试单元和功率探测器；
所述回返光测试单元，用于向所述光路监测单元发射激光，以模拟光路监测单元在正常工作状态下接收到的回返光；
所述光路监测单元，设置在回返光测试单元的出光方向上，用于接收所述回返光，同时正常发射激光；
所述功率探测器，通过光纤与所述光路监测单元连接，并接收光路监测单元发射的激光，以监测所述光路监测单元在接收所述回返光测试单元发射的回返光时的输出功率。
2.如权利要求1所述的一种激光芯片耐回返光能力的光路测试***，其特征在于：所述光路监测单元包括第一激光芯片、偏振合束器和输出光纤；将第一激光芯片正常工作时发射的激光作为第一光束；所述偏振合束器透射第一光束到所述输出光纤，并通过光纤传输至功率探测器；
所述回返光测试单元包括第二激光芯片，将第二激光芯片发射的激光作为回返光束，所述偏振合束器反射所述回返光束至所述第一激光芯片，以模拟所述第一激光芯片在正常工作时接收到的回返光。
3.如权利要求2所述的一种激光芯片耐回返光能力的光路测试***，其特征在于：所述第一光束和所述回返光束均为P光。
4.如权利要求3所述的一种激光芯片耐回返光能力的光路测试***，其特征在于：所述偏振合束器包括：
第一入光面，用于接收所述第一光束；
第二入光面，用于接收所述回返光束；所述第二入光面贴设有半波片；
合束面，所述合束面镀设有透P光反S光的膜层，用于透射所述第一光束，反射经所述半波片改变偏振方向后的所述回返光束，所述合束面反射的所述回返光束进入所述第一激光芯片中；
出光面，用于输出所述合束面透射的所述第一光束。
5.如权利要求4所述的一种激光芯片耐回返光能力的光路测试***，其特征在于：第一光束和回返光束均为S光。
6.如权利要求5所述的一种激光芯片耐回返光能力的光路测试***，其特征在于：所述偏振合束器包括：
第一入光面，用于接收所述第一光束；
第二入光面，用于接收所述回返光束；所述第二入光面贴设有半波片；
合束面，所述合束面镀设有透S光反P光的膜层，用于透射所述第一光束，反射经所述半波片改变偏振方向后的所述回返光束，所述合束面反射的所述回返光束进入所述第一激光芯片中；
出光面，用于输出所述合束面透射的所述第一光束。
7.如权利要求5所述的一种激光芯片耐回返光能力的光路测试***，其特征在于：所述偏振合束器包括：
第一入光面，用于接收第一光束；所述第一入光面贴设有半波片；所述第一光束经所述第一入光面进入偏振合束器时，由S光转换为P光；
第二入光面，用于接收回返光束；
合束面，所述合束面镀设有透P光反S光的膜层，用于透射经所述半波片改变偏振方向后的所述第一光束，反射所述回返光束，所述合束面反射的所述回返光束进入所述第一激光芯片中；
出光面，用于输出所述合束面透射的所述第一光束。
8.一种激光芯片耐回返光能力的光路测试方法，其特征在于：包括以下步骤：
通过外接电源分别给第一激光芯片和第二激光芯片供电，使第一激光芯片产生正常工作时的激光，作为第一光束，使第二激光芯片产生激光，作为回返光束；第一光束和回返光束均为P光；
所述第一光束经第一快轴准直镜、第一慢轴准直镜、第一反射镜、偏振合束器、快轴准直透镜、慢轴准直透镜和输出光纤组成的光路传输至功率探测器；
所述回返光束经第二快轴准直镜、第二慢轴准直镜、第二反射镜、偏振合束器、第一反射镜、第一慢轴准直镜、第一快轴准直镜组成的光路传输至第一激光芯片，以模拟第一激光芯片在正常工作时接收到的回返光；
逐渐增加第二激光芯片的输入电流，以改变所述回返光束的功率，同时，功率探测器通过接收所述第一光束，持续监测第一激光芯片的输出功率变化情况，以测试所述第一激光芯片在接收到的回返光功率不断增加的情况下的输出功率稳定性。
9.如权利要求8所述的一种激光芯片耐回返光能力的光路测试方法，其特征在于：功率探测器持续监测第一激光芯片的输出功率变化情况时，若功率探测器监测到的第一激光芯片的输出功率变为0，则代表第一激光芯片被烧毁，记录此时的第二激光芯片的输出功率，并作为第一激光芯片在正常工作时的耐回返光能力阈值。
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