本发明专利技术提供了一种超大功率半导体列阵中，克服外腔形变影响锁相质量，为避免降低锁相质量而补偿形变所需补偿量获取技术。与ＣＣＤ１相关的一路测量外腔形变的子系统利用反射镜Ｒ２．１、反射镜３、变焦光学器件１、透镜１，聚焦经外腔反射的一半Ｈｅ－Ｎｅ激光束成像于ＣＣＤ１上，由处理器１计算光斑质心、以及计算标定后的变化量，从而获取外腔镜一个方向的形变信息，并在其达到门限时，通过全量补偿量获取法获知补偿量，然后再配合相应Ｄ／Ａ、相应高压驱动模块，驱动安装在外腔镜末端位置的相应压电补偿器ＰＺＴ膨胀，补偿，从而适时补偿β在一个方向的漂移；与ＣＣＤ２相关的一路测量外腔形变的子系统利用反射镜Ｒ２．２、反射镜３、变焦光学器件２、透镜２，聚焦经外腔反射的另一半Ｈｅ－Ｎｅ激光束成像于ＣＣＤ２上，由处理器２计算光斑质心、以及计算标定后的变化量，从而获取外腔镜一个方向的形变信息，并在其达到门限时，通过全量补偿量获取法获知补偿量，然后再配合相应Ｄ／Ａ、相应高压驱动模块，驱动安装在Ｒ２．２上末端位置的相应压电补偿器ＰＺＴ膨胀，补偿，从而适时补偿β在另一个方向的漂移。从而，适时补偿由残余热效应等引起的外腔镜随机形变，使得采用倾斜匹配角度的外腔镜锁相的超大功率二维半导体列阵稳定地震荡于同相模，保障列阵稳定输出的高质量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于超大功率半导体列阵锁相运行的稳定技术，涉及超大功率半导体列阵通过偏转适配角度的 外腔镜选择基超模震荡后，对残余热效应等引起外腔形变导致适配角度的偏离，涉及防止与外腔形变相关 的非基超模起振，涉及外腔形变测量和补偿量获取，涉及保障列阵稳定地震荡于基超模运行。
技术介绍
半导体列阵量子效率高，输出波长范围涵盖570 nm至1600nm，工作寿命可达数百万小时，叠层列 阵可提供超高功率激光输出，在诸如工业、医学等很多领域具有非常广阔和良好的应用前景，但是由于自 由运行的半导体列阵各个发光单元发出的光是不相干的，其输出质量较差，特别是慢轴多模输出的发散角 大、光谱宽，在干扰、色散、方向性等方面特性极差，既无法通过光学系统聚焦到小尺寸，又无法实现远 距离传输，严重阻碍了其在机械加工、表面处理、高功率密度泵浦、空间高速光通信等领域中获得有效应 用。因而，采取空间锁相措施使得各个单元运行于相同的波长并使得它们之间具有固定的相位差，就变得 至关重要。实现各个单元相干运行方法包括内部耦合和外部耦合。内部耦合通过控制折射率、增益区分布、构造 适当的有源层、衬底和覆盖层等措施来使位相得到锁定，但是此种机制相应的发光单元宽度大大限制了半 导体列阵能够输出的功率，另外，其相应的系统不稳定性会随着发光单元的增多和驱动电流的增大而增大。外部耦合通过在半导体列阵外部采用位相共轭镜反馈注入锁定技术、主从激光器注入锁定技术、外腔镜技 术实现锁相输出。对于相邻发光单元距离达数百微米的大功率半导体列阵，特别适宜采用基于模式耦合理论和Talbot腔 理论的外腔耦合锁相，相应功率耦合主要发生在紧邻单元之间，非相邻单元耦合可以忽略不计，相应系统 结构简单而功效良好。利用工作中心波长为人，慢轴列阵周期为d,腔长为Lc^d"2X，外腔镜法线方向垂直于慢轴的1/4 Talbot 外腔镜技术能够成功地锁定大功率半导体列阵相位，但相应远场分布为双瓣结构，标明相应震荡模式为最 高阶超模；按照分数Talbot腔场分布规律，为使系统震荡于基超模，以得到远场分布为单瓣结构、接近衍 射极限的极佳输出，必须将此1/4 Talbot外腔镜在慢轴方向适当地偏转一定角度，这是二维半导体叠层列 阵采用外腔技术选择基超模震荡的方式，己成功地获得工程实现，然而，在此项技术应用于超大功率二维 半导体列阵锁相时，在倾斜适配角度的外腔镜使列阵选择基超模震荡后，虽然冷却子系统能够保障列阵持 续工作，但残余热效应仍然会使得外腔形变不断加剧，再加上平台震动等，导致最高阶超模震荡。因此， 必须对超大功率二维半导体列阵采取稳模措施，以使列阵能够稳定地震荡于基超模，输出高质量激光束， 为此，本专利技术给出了一种超大功率半导体列阵外腔形变补偿量获取技术，
技术实现思路
本专利技术针对的技术问题描述当半导体列阵采用1/4Talbot外腔镜技术锁相时，在其外腔镜由垂直于发 光单元的位置偏转p-X/2d后，外腔镜将发光单元发出的最高阶超模光反射并成像于发光单元间，从而， 腔内损耗极大，同时，将发光单元发出的基超模光反射并成像于发光单元内，因而列阵将选择基超模震荡， 列阵及相应光场分布如图1所示。但是，对于超大功率二维半导体列阵，在采用此技术锁相时，虽然列阵 的冷却子系统能够保障列阵持续工作，随着列阵输出功率的增加，由于残余热效应等作用于外腔镜，将引 起P漂移，对于光发区慢轴宽度为S的任意一个发光单元，当p漂移超过SX/2d2时，超过一半的基超模反 射光将成像于发光单元之间，导致最高阶超模占优；当P漂移超过((d-S)人)/2(12时,超过一半的最高阶超模 反射光将成像于发光孔中，也将导致最高阶超模占优，为保障列阵恒定不变地震荡于基超模，必须及时地 补偿外腔镜形变引起的P漂移，而外腔形变补偿量获取是成功补偿的系统输入源泉，对于补偿操作而言， 是决定成败的关键第一步。本专利技术针对的技术问题解决办法随着列阵输出基超模激光功率的增大，由于残余热效应、以及运行环境等给列阵锁相带来的影响，引起1/4Talbot外腔镜技术锁相半导体列阵的外腔镜形变，导致p发生近似 对称性的双向漂移，本专利技术针对性地采用双路锁相稳定伺服系统，即与CCD1相关锁相稳定伺服子系统和 与CCD2相关锁相稳定伺服子系统，各实时测量P—个方向的漂移量，并分别适时补偿之，克服p—个方 向漂移对锁相稳定性的影响。两路探测补偿子系统联合探测补偿，使列阵稳定地与运行于基超模。图2为本专利技术超大功率二维半导体锁相列阵双路自适应传感补偿系统结构设计、构成元素、及运行示 意图，各发光单元发出的激光传送至外腔镜的传输长度为1/4Talbot腔长，即Lc-d2/2、，外腔镜在慢轴对 应方向偏转角度|} = ^/2山由He-Ne激光器发出的激光束，经匹配扩束镜扩束，再由分光镜反射，投射到 倾斜P的1/4Talbot外腔镜反射面上，尔后，经外腔镜反射的He-Ne激光束将穿透分光镜，射向反射镜Rl.l 和R1.2,经反射镜2反射后，对应Rl.l的那部分He-Ne激光束将经变焦光学器件l调节，以匹配透镜l， 成像于CCD1上，经处理器l处理，获知此激光束光斑质心，标定后，在锁相列阵运行时，实时感测此光 斑质心的变化，获取与之对应的的校正斜率，再通过运行全量补偿量获取法，获取补偿相应外腔形变所需 补偿量，再由相应补偿外腔形变的子系统各单元协同，经相应高压驱动模块按相关压电补偿器所需驱动电 压值等驱动R1.1上的压电补偿器膨胀，补偿p在此方向的漂移(参见具体实施方式)；与克服P—个方向 漂移的上述CCD1相关锁相稳定伺服子系统同时操作，其余的He-Ne激光束，即对应R1.2的那部分，将 经变焦光学器件2调节，以匹配透镜2，成像于CCD2上，相应光斑质心标定及由外腔形变引起的变化量 直至驱动相关压电补偿器所需驱动电压值等的获取由处理器2及相关设备完成，然后再配合相应D/A、相 应高压驱动模块，驱动R1,2的压电补偿器PZT膨胀，使外腔镜另外一个方向的形变得到补偿(参见具体 实施方式)。与CCD1相关锁相稳定伺服子系统和与CCD2相关锁相稳定伺服子系统两路完全等同，不但 两路子系统可互换，而且在软硬件、操作上，二者各功能等同部分亦可互换。附图说明图l为倾斜p的l/4Talbot外腔镜技术锁相半导体列阵及相应光场分布示意图，p = V2d;图2为运行本专利技术的双路可互换超大功率二维半导体列阵锁相稳定技术系统示意图；图3为采用本专利技术所给出技术及其配套外腔形变补偿技术前，超大功率半导体列阵锁相运行的典型输出场分布，由于外腔镜受残余热效应等影响而变形，导致非基超模振荡，远场变成了三瓣结构。图4为采用本专利技术所给出技术及其配套外腔形变补偿技术后，超大功率半导体列阵锁相运行的典型输出场分布，为单瓣结构，可见，p漂移被校正，外腔形变感测补偿子系统能够保障列阵稳定地运行于基超模，本专利技术能够很好地伺服列阵稳定锁相运行。下面通过实例具体说明本
技术实现思路
具体实施方式传感探测光源发出的He-Ne激光，经匹配扩束镜扩束，再由分光镜反射，投射到倾斜^的1/4Talbot 外腔镜反射面上，尔后，被外腔镜反射的激光束将穿透分光镜，射向反射镜Rl.l和R1.2,经反射镜2反 射后，变焦光学器件1调节来自R2.1本文档来自技高网...
【技术保护点】
服务于超大功率半导体列阵选择同相模运行的稳定性控制的外腔形变补偿量获取技术，其特征在于：在外腔内构建探测补偿子系统通过全量补偿量获取法获知补偿量。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡然，
申请(专利权)人：蔡然，荣健，钟晓春，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]
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