CN105092216A - 一种激光二极管面阵泵浦均匀性检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种激光二极管面阵泵浦均匀性检测装置，包括：激光二极管面阵；光波导，用于对激光二极管面阵出射的泵浦光进行均匀化；V形反光板，用于将该光波导出射的泵浦光向该光波导的两侧反射出去；激光传输光纤，包括光纤接头与光纤末端，光纤接头固定在V形反光板上，用于接收光波导出射的泵浦光；驱动器，用于驱动V形反光板按照预定方式相对于光波导的出光面进行移动；功率计探头，位于V形反光板的背光侧，用于探测光纤末端出射光的光功率数值；处理器，用于接收光功率数值，并根据预定方式对该光功率数值进行分析以获得均匀性分布。本发明实施例能够将某受光区域的均匀性分布量化处理，并具有检测准确度较高的优点。

Description

一种激光二极管面阵泵浦均匀性检测装置

技术领域

本发明涉及激光技术领域，特别是涉及一种激光二极管面阵泵浦均匀性检测装置。

背景技术

半导体抽运的固体激光器因具有热效应小、稳定性好、结构紧凑等优点获得了广泛应用。进人20世纪80年代，随着半导体激光技术的发展，单个激光二极管的性能得到很大提高，尤其是半导体列阵的迅速发展，使固体激光器呈现勃勃生机。

无论是对于传统的圆棒状激光工作介质，还是对于板条状的激光工作介质，要想获得大功率高光束质量的激光输出，一个大功率高性能的泵浦源就成了非常理想的抽运结构，而半导体阵列刚好满足了我们的需求。不仅如此，想要获得高光束质量的激光输出，我们不仅要克服温度梯度、热透镜、应力退片等热效应，也必需考虑让泵浦光更加均匀的进入工作介质，然而泵浦光均匀与否，是需要我们去进一步检验的。

在现有技术中，对泵浦光的均匀性进行检测大多为定性的观测，譬如说对受光面进行荧光分布检测，观察光斑；或者是利用软件进行光线追迹模拟，这些检测方法都不可避免地存在检测结果准确度较低的问题。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种新型的对泵浦光均匀性进行检测的装置，且为具有检测结果较高准确度的特点的一种激光二极管面阵泵浦均匀性检测装置。

本发明实施例提供一种激光二极管面阵泵浦均匀性检测装置，包括：激光二极管面阵；光波导，用于对激光二极管面阵出射的泵浦光进行均匀化；V形反光板，用于将该光波导出射的泵浦光向该光波导的两侧反射出去；激光传输光纤，包括光纤接头与光纤末端，光纤接头固定在V形反光板上，用于接收光波导出射的泵浦光；驱动器，用于驱动V形反光板按照预定方式相对于光波导的出光面进行移动，以便光纤接头按照预定方式接收光波导的出光面的预定位置的光；功率计探头，位于V形反光板的背光侧，用于探测光纤末端出射光的光功率数值；处理器，用于接收光功率数值，并根据预定方式对该光功率数值进行分析以获得均匀性。

其中，V形反光板包括构成V形的两块反光板，该两块反光板关于第一平面对称，第一平面为垂直于光波导出光面的平面。

其中，光纤接头固定在两块反光板衔接方向的中心位置处。

其中，V形反光板上有一通光孔，光纤接头嵌设于该通光孔中。

其中，V形反光板的迎向光波导出光面的表面镀有银。

其中，该装置还包括两块光接收板，分别设置于光波导的两侧，用于接收V形反光板反射的泵浦光。

其中，驱动器用于驱动V形反光板相对于光波导的出光面逐行逐点地移动，使得光纤接头逐行逐点接收光波导的出光面的预定位置的光。

其中，对于光波导的出光面的每个预定位置的光，处理器获得若干光功率数值，并以该若干个光功率数值的平均值作为每个预定位置的光功率数值。

与现有技术相比，本发明实施例包括如下有益效果：

本发明实施例的一种激光二极管面阵泵浦均匀性检测装置，利用光波导对激光二极管面阵出射的泵浦光进行均匀化，并在此基础上利用激光传输光纤、驱动器、功率计探头和处理器，采集光波导出光面上预定位置的泵浦光的光功率数值，获得光波导出射的泵浦光的均匀性曲线；同时，本实施例利用V形反光板避免除了采集点之外的泵浦光入射到功率计探头，保证了功率计探头探测的准确性。因此，与现有技术相比，本实施例对泵浦光均匀性的检测结果具有较高的准确度。

附图说明

图1是本发明实施例中一种激光二极管面阵泵浦均匀性检测装置的一个实施例的结构示意图；

图2是本发明实施例中一种激光二极管面阵泵浦均匀性检测装置的另一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明实施例进行详细说明。

实施例一

请参阅图1，图1是本发明实施例中一种激光二极管面阵泵浦均匀性检测装置的一个实施例的结构示意图。如图1所示，激光二极管面阵泵浦光均匀性检测装置100包括激光二极管面阵110、光波导120、V形反光板(包括反光板131与反光板132)、激光传输光纤(包括光纤接头141与光纤末端142)、驱动器(图未示出)、功率计探头150与处理器160。

如图1所示，纸面的水平方向为z方向，纸面的竖直方向为x方向，垂直于纸面的方向为y方向。具体地，LD(LaserDiode，激光二极管)面阵可以由若干个LD叠阵沿x方向排列而成，激光二极管面阵的快轴方向为y方向，激光二极管面阵的慢轴方向为x方向。

光波导120设置于激光二极管面阵110的出光路上，用于对激光二极管面阵110出射的泵浦光进行均匀化。本实施例中，由于激光二极管面阵110的快轴方向发散角大，激光二极管面阵110出射的泵浦光可在光波导120的上下表面(即平行于纸面的两个表面)多次反射，从而实现泵浦光的均匀化。

V形反光板中，反光板131与反光板132构成一个V形，反光板131与反光板132之间可以通过粘接、焊接等多种连接方式衔接。光纤接头141固定在V形反光板上，用于接收光波导120出射的泵浦光。具体地，可以在V形反光板上设置一通光孔，光纤接头114嵌设于该通光孔中。V形反光板用于将光波导120出射的泵浦光向该光波导120的两侧反射出去，以避免除了入射到光纤接头141处的泵浦光之外的泵浦光入射到功率计探头150，而影响功率计探头150对目标光的探测。优选地，V形反光板的迎向光波导120出光面的表面镀有银，以提高反射率。

光纤接头141可以固定在V形反光板的任何一位置，在本实施例中，光纤接头141优选固定在反光板131与反光板132衔接方向的位置。为了提高产品结构的对称性，更加优选地，反光板131与反光板132关于第一平面对称，第一平面为垂直于光波导120出光面的平面。光纤接头固定在反光板131与反光板132衔接方向的中心位置处。

容易理解的是，在其它实施例中，V形反光板也可以由一整块呈V形的反光板构成，只要能够避免除了入射到光纤接头141处的泵浦光之外的泵浦光入射到功率计探头150即可。

驱动器(图未示)可以是三维步进机，也可以是其它驱动设备。驱动器用于驱动V形反光板按照预定方式相对于光波导120的出光面进行移动，以便光纤接头141按照预定方式接收光波导120的出光面的预定位置的光。例如，驱动器用于驱动V形反光板相对于光波导120的出光面逐行逐点地移动，使得固定于V形反光板的光纤接头141逐行逐点接收光波导120的出光面的预定位置的光。当然，驱动器也可以驱动V形反光板按其它预定方式相对于光波导120的出光面移动，例如，V形反光板相对于该出光面做逐渐增大或逐渐减小的多个环形移动，或者做逐渐增大或逐渐减小的螺旋形移动，或者做逐行或逐列的S型移动等等。

激光传输光纤的光纤末端142与功率计探头150连接，功率计探头150位于V形反光板的背光侧，用于探测光纤末端142出射光的光功率数值。本实施例中，功率计探头150不随V形反光板移动，而是固定不动的。当然，其他实施例中，驱动器也可以驱动功率计探头150，使功率计探头150跟随V形反光板同步移动。

处理器160用于接收功率计探头150发送的光功率数值，并根据预定方式对该光功率数值进行分析以获得光波导出射的泵浦光的均匀性。处理器160具体可以为计算机，功率计探头150可以通过USB(UniversalSerialBus，通用串行总线)或无线网络等发送光功率数值给计算机。

优选地，对于光波导120的出光面的每个预定位置的光，处理器160获得若干光功率数值，并以该若干个光功率数值的平均值作为每个预定位置的光功率数值，以提高检测的准确度。例如，在光纤接头141逐行逐点接收光波导120的出光面的光时，处理器160在光纤接头141扫描光波导120出光面的每个点时，都获得500个光功率数值，并以该500个光功率数值作为当前扫描点的光功率数值。

为便于理解，下面说明一种激光二极管面阵泵浦均匀性检测装置100的一具体应用：

光波导120的三维方向定义为：x方向长100mm，y方向长30mm，z方向长80mm。反光板131与反光板132的尺寸均为220mm×120mm，且该两反光板关于yz平面对称，且两反光板之间夹角为80°角。

驱动器为三维步进机，通过程序控制V形反光板从光波导120出光面的左上角开始移动，使得光纤接头141从光波导120出光面的左上角开始移动，同时计算机160记录功率计探头150发送的光功率数值。光纤接头141在x轴方向上每移动1mm，计算机160采集一个点的数据。对于每个点，计算机160采集100个数据，以该100个数据的平均值作为该点的光功率数值。光波导120的x方向长100mm，因此扫描一行共采集100个点的数据，采集结束后光纤接头141沿y轴下移1mm继续扫描，直至y轴方向每一行的数据都采集完毕，共计100×30＝3000个点的数据。最后计算机160对这3000个点的数据，拟合出光波导120出光面(即xy平面)内的所有点的光功率数值的分布曲线，即光波导120出射的泵浦光的均匀性曲线。

由此可见，本实施例的一种激光二极管面阵泵浦均匀性检测装置，利用光波导对激光二极管面阵出射的泵浦光进行均匀化，并在此基础上利用激光传输光纤、驱动器、功率计探头和处理器，采集光波导出光面上预定位置的泵浦光的光功率数值，获得光波导出射的泵浦光的均匀性曲线；同时，本实施例利用V形反光板避免除了采集点之外的泵浦光入射到功率计探头，保证了功率计探头探测的准确性。因此，与现有技术相比，本实施例对泵浦光均匀性的检测结果具有较高的准确度。

实施例二

请参阅图2，图2是本发明实施例中一种激光二极管面阵泵浦均匀性检测装置的另一实施例的结构示意图。如图2所示，一种激光二极管面阵泵浦均匀性检测装置200包括激光二极管面阵210、光波导220、V形反光板(包括反光板231与反光板232)、激光传输光纤(包括光纤接头241与光纤末端242)、驱动器(图未示出)、功率计探头250与处理器260。

本实施例与实施例一不同之处包括：

1、一种激光二极管面阵泵浦均匀性检测装置200还包括水冷机210，用于对激光二极管面阵210进行散热处理，尤其适用于大功率的激光二极管面阵。

2、一种激光二极管面阵泵浦均匀性检测装置200还包括两块光接收板281与282，分别设置于光波导220的两侧。光接收板281位于反光板231的出光路上，用于接收反光板231反射的泵浦光；光接收板282位于反光板232的出光路上，用于接收反光板232反射的泵浦光。在激光二极管面阵210为大功率发光源的情况下，V形反光板反射出去的光容易对人造成伤害，因此，可以设置光接收板281与282，以避免该伤害问题。由于光接收板281与282吸收了大量的热，因此还可以对光接收板做散热处理。

相对于实施例一，本实施例不仅具有实施例一的优点，并且本实施例中由于设置了光接收板接收V形反光板反射的泵浦光，可以避免V形反光板反射出去的大功率光对人造成伤害，具有安全性更高的优点。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种激光二极管面阵泵浦均匀性检测装置，其特征在于，包括：

激光二极管面阵；

光波导，用于对所述激光二极管面阵出射的泵浦光进行均匀化处理；

V形反光板，用于将该光波导出射的泵浦光向该光波导的两侧反射出去；

激光传输光纤，包括光纤接头与光纤末端，所述光纤接头固定在所述V形反光板上，用于接收所述光波导出射的泵浦光；

驱动器，用于驱动所述V形反光板按照预定方式相对于所述光波导的出光面进行移动，以便所述光纤接头按照预定方式接收所述光波导的出光面的预定位置的光；

功率计探头，位于所述V形反光板的背光侧，用于探测所述光纤末端出射光的光功率数值；

处理器，用于接收所述光功率数值，并根据预定方式对该光功率数值进行分析以获得所述均匀性。

2.根据权利要求1所述的一种激光二极管面阵泵浦均匀性检测装置，其特征在于，所述激光二极管面阵用于发射泵浦光，必要时可为激光二极管叠阵。

3.根据权利要求1所述的一种激光二极管面阵泵浦均匀性检测装置，其特征在于，所述V形反光板包括构成V形的两块反光板，该两块反光板关于第一平面对称，第一平面为垂直于所述光波导出光面的平面。

4.根据权利要求3所述的一种激光二极管面阵泵浦均匀性检测装置，其特征在于，所述光纤接头固定在所述两块反光板衔接方向的中心位置处，必要时，可固定在两块反光板衔接方向的任意位置。

5.根据权利要求1所述的一种激光二极管面阵泵浦均匀性检测装置，其特征在于，所述V形反光板上有一通光孔，所述光纤接头嵌设于该通光孔中。

6.根据权利要求1所述的一种激光二极管面阵泵浦均匀性检测装置，其特征在于，所述V形反光板的迎向所述光波导出光面的表面镀有银或其他高反膜。

7.根据权利要求1所述的一种激光二极管面阵泵浦均匀性检测装置，其特征在于，该装置还包括两块光接收板，分别设置于所述光波导的两侧，用于接收所述V形反光板反射的泵浦光。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的一种激光二极管面阵泵浦均匀性检测装置，其特征在于，所述驱动器用于驱动所述V形反光板相对于所述光波导的出光面逐行逐点地移动，使得所述光纤接头逐行逐点接收所述光波导的出光面的预定位置的光。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的一种激光二极管面阵泵浦均匀性检测装置，其特征在于，对于所述光波导的出光面的每个预定位置的光，所述处理器获得若干光功率数值，并以该若干个光功率数值的平均值作为每个预定位置的光功率数值。