倍频半导体激光器中的折叠式可调节光路制造技术

一种光学组合件包括在基座模块上定向的半导体激光器、波长转换器件以及ＭＥＭＳ驱动镜子，以在半导体激光器的输出和波长转换器件的输入之间形成折叠式光路。在机械定位设备中设置光学组件，并且在基座模块上沿光路设置机械定位设备，以致半导体激光器的光束通过光学组件，通过ＭＥＭＳ驱动镜子反射回，通过光学组件，并且进入波长转换器件的波导部分中。可操作ＭＥＭＳ驱动镜子而扫描波长转换器件的输入上的半导体激光器的光束。可以用机械定位设备沿光路调节光学组件，以使光束聚焦到波长转换器件的波导部分中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及半导体激光器、激光控制器、光学组合件以及包含半导体激光器 和波长转换器件的其它光学系统。更具体地，本专利技术涉及光学组合件和用于对准光学组合 件的方法，所述光学组合件包括半导体激光器和二次谐波产生(SHG)晶体或其它类型的波 长转换器件等等。
技术实现思路
可以通过将单-波长半导体激光器(诸如红外或近红外分布式反馈(DFB)激光 器、分布式布拉格反射器(DBR)激光器或法布里-波罗激光器)与波长转换器件(比如二 次谐波产生(SHG)晶体)组合起来，来形成短波长光源。通常，使用SHG晶体来产生基波激 光信号的较高次谐波。为了这样做，较佳地把激光波长调谐到波长转换SHG晶体的光谱中 心，并且使激光器的输出较佳地与波长转换晶体的输入刻面处的波导部分对准。典型的SHG晶体(诸如掺杂镁的周期性极化的铌酸锂(PPLN)晶体)的波导光学 模场直径可以在数个微米的范围内。结果，本专利技术人已经认识到，这对于使来自激光二极 管的光束与SHG晶体的波导的对准和聚焦是极具有挑战性的，特别在光学组合件的组装期 间。因此，本专利技术的一个目的是提供光学组合件和用于对准光学组合件中的各部件的方法， 这种光学组合件利用激光二极管连同SHG晶体或其它类型的波长转换器件以从波长较长 的源(例如，近红外激光二极管)产生波长较短的辐射(例如，绿色激光)。根据这里所示的和所描述的一个实施例，一种光学组合件包括半导体激光器、波 长转换器件、MEMS驱动镜子、光学组件、机械定位设备以及基座模块。波长转换器件可以包 括波导部分。半导体激光器、波长转换器件和MEMS驱动镜子在基座模块上具有一定的取 向，以在半导体激光器的输出和波长转换器件的输入之间形成折叠式光路，以致可以使半 导体激光器的输出光束通过可调节镜子的反射而进入波长转换器件的波导部分。可操作 MEMS驱动镜子从而使半导体激光器的输出光束在波长转换器件的输入上进行扫描。光学组 件位于机械定位设备内，并且在基座模块上沿光路来设置机械定位设备，以致在半导体激 光器的光束从半导体激光器中出射之后，通过该光学组件，并且被MEMS驱动镜子反射，往 回通过该光学组件并进入波长转换器件的波导部分中，其中可以用机械定位设备调节沿光 路的光学组件的位置，以致使半导体激光器的光束聚焦到波长转换器件的波导部分中。根据这里所示的和所描述的另一个实施例，用于对光学组合件进行组装和对准的方法包括使半导体激光器、波长转换器件和MEMS驱动镜子定位在基座模块上，以致通过半 导体激光器、MEMS驱动镜子和波长转换器件定义的光路是折叠式光路，所述光学组合件具 有半导体激光器、包括波导部分的波长转换器件、MEMS驱动镜子、光学组件、机械定位设备 和基座模块。用机械定位设备把光学组件插入折叠式光路中，以致光学组件在名义上与半 导体激光器、波长转换器件和MEMS驱动镜子对准，并且半导体激光器的输出光束通过光学 组件，并且被往回反射通过光学组件并进入波长转换器件的波导部分中。通过改变MEMS驱 动镜子的位置，使半导体激光器的输出光束与波长转换器件的波导部分的输入面对准。用 机械定位设备调节光学组件的位置，使半导体激光器的输出光束聚焦到波长转换器件的波 导部分中，以致半导体激光器的输出光束与波长转换器件的波导部分对准，从而使波长转 换器件的输出强度最大化。在下述详细说明中将阐述本专利技术的另外的特征和优点，并且本
中技术人 员会从说明书部分地明白，或通过这里描述的本专利技术(包括下述详细说明、权利要求书以 及附图)的实践而理解。要理解，旨在以上述一般说明和本专利技术的实施例的下述详细说明 来提供概述或框架，以理解要求权益的本专利技术的特性和特征。附图说明当连同下述附图一起阅读时，可以较佳地理解本专利技术的具体实施例的下述详细的 说明，在附图中用相同的附图标记来表示相同的结构，在附图中图1是根据这里示出的和描述的一个或多个实施例的MEMS镜子-启用的光学对 准组合件的示意性说明；图2是根据这里示出的和描述的一个或多个实施例的光学组合件的横截面图；图3是根据这里示出的和描述的一个或多个实施例的光学组件夹具和光学组件 的分解图；图4是根据这里示出的和描述的一个或多个实施例的光学组合件的横截面图；图5是根据这里示出的和描述的一个或多个实施例的光学组件夹具、光学组件和 折叠式镜子的分解图；图6是根据这里示出的和描述的一个或多个实施例的具有垂直取向的MEMS驱动 镜子的光学组合件的示意性说明；以及图7是根据这里示出的和描述的一个或多个实施例的具有水平取向的MEMS驱动 镜子的光学组合件的示意性说明。具体实施例方式最初参考图1，虽然以与频率或波长转换半导体激光光源的设计和制造有关的、容 易得到的技术学说来说明可以结合本专利技术的特定实施例的概念的各种类型的光学组合件 的一般结构，但是一般参考光学组合件10可以方便地说明本专利技术的特定实施例的一些概 念，例如，光学组合件10包括半导体激光器104(在图1中以“ λ ”标出)以及波长转换器 件102(在图1中以“2v”标出)。在图1所描绘的配置中，通过一个或多个可调节的光学部 件(比如MEMS驱动镜子114)以及合适的光学组件112，把半导体激光器104发射的近红外 光耦合到波长转换器件102的波导部分，光学组件112可以包括单一组件配置或多组件配置的一个或多个光学元件(例如，透镜)。图1所示的光学组合件10在从多种较长波长半 导体激光器产生多种较短波长激光光束方面是特别有用的，并且例如，可在激光投影系统 中作为可见激光光源来使用。可调节的光学部件是特别有帮助的，因为对半导体激光器104发射到波长转换器 件102的波导部分的输出光束进行对准和聚焦经常是较困难的。例如，典型的SHG晶体(诸 如掺杂镁的周期性极化的铌酸锂(PPLN)晶体)的波导光学模场直径可以在几个微米的范 围内。参考图1，光学组件112与MEMS驱动镜子114 一起工作而把半导体激光器104的光 束引导到波长转换器件102的波导部分，更具体地，引导到波长转换器件102的波导部分。 通过调节镜子116的位置或状态，可操作MEMS驱动镜子114以引入光束角度偏差，并且通 过改变波长转换器件102上光束的位置直到它与波长转换器件102的波导部分对准，可以 使用这个使半导体激光器104的光束与波长转换器件102的波导部分在χ-y平面中有效地 对准。在一个实施例中，例如，通过提供在波长转换器件102的光路中的分束器40和光 学检测器50，可以监视光束对准。可以把光学检测器50可操作地连接到微控制器或控制器 60 (在图1中以“ μ c”标出)，以致控制器60接收来自光学检测器50的输出信号。可以配 置控制器60以通过调节MEMS致动器因此而调节波长转换器件102上半导体激光器104的 输出光束的位置而控制MEMS驱动镜子114的位置或状态。在一个实施例中，可以使用控制 器60来控制MEMS驱动镜子114的位置或状态作为从光学检测器50接收到的输出信号的 函数。在另一个实施例中，可以使用控制器60来执行对准例程，以致半导体激光器104的 输出光束与波长转换器件102的波导部分M对准。如这里所描述，诸如当与镜子116可操作地相关联的可调节机构包括与镜子1本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种光学组合件，包括半导体激光器、波长转换器件、ＭＥＭＳ驱动镜子、光学组件、机械定位设备以及基座模块，其中：波长转换器件包括波导部分；半导体激光器、波长转换器件和ＭＥＭＳ驱动镜子在基座模块上具有一定的取向，以在半导体激光器的输出和波长转换器件的输入之间形成折叠式光路，以致半导体激光器的输出光束可以被ＭＥＭＳ驱动镜子反射到波长转换器件的波导部分中；可操作ＭＥＭＳ驱动镜子从而使半导体激光器的输出光束在波长转换器件的输入上进行扫描；以及光学组件位于机械定位设备内，并且机械定位设备位于基座模块上沿着折叠式光路，以致半导体激光器的输出光束穿过光学组件，并且被往回反射穿过光学组件进入波长转换器件的波导部分中，其中可以用机械定位设备来调节光学组件沿着折叠式光路的位置，以致使半导体激光器的输出光束被聚焦到波长转换器件的波导部分中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·阿尔莫里克，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US