用于优化光学组件对准的方法和系统技术方案

一种优化光学组件的对准的方法，包括沿折叠光学路径引导激光器的束斑并将该束斑引导到波长转换装置的波导部分上。当围绕第一扫描轴线和第二扫描轴线调节可调节光学部件的位置，由此束斑沿在波长转换装置的波导部分上的第一和第二扫描线横穿时，测量波长转换装置的输出强度。然后基于可调节光学部件的调节位置来确定波长转换装置的输出强度变化。然后基于确定的波长转换装置的输出强度变化在第一扫描轴线和第二扫描轴线上定位可调节光学部件，使得波长转换装置的输出强度最大。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求2010年6月11日提交的美国申请序列号第12/813,610号的优先权权益。
技术介绍
本专利技术总体涉及半导体激光器、激光器控制器、光学组件以及包含半导体激光器的其它光学系统。更具体地，本专利技术涉及优化光学组件的对准的方法和系统，其中光学组件包括半导体激光器和第二谐波生成（SHG）晶体或其它类型的波长转换装置。
技术实现思路
通过将诸如红外或近红外分布反馈（DFB）激光器、分布布拉格反射器（DBR）激光器或法布里-佩罗特激光器的单波长半导体激光器与诸如二次谐波生成（SHG）晶体的光波长转换装置组合可形成短波光源。通常，SHG晶体用于生成基础激光信号的较高谐波。为此，激光波长较佳地调谐成波长转换SHG晶体的光谱中心，激光器的输出较佳地在波长转换晶体的输入面处与波导部分对准。诸如掺杂MgO的周期极化铌酸锂（PPLN）晶体的典型SHG晶体的波导光学模场直径可在几微米范围内。于是，本专利技术人已经认识到将来自激光二极管的光束与SHG晶体的波导对准是非常有挑战的。因而，本专利技术的一个目的是提供用于将光学组件中的部件对准的方法和系统，该光学组件利用激光二极管结合SHG晶体或其它类型的波长转换装置来从较长波长源（例如近红外激光二极管）产生较短波长辐射（例如绿激光）。根据本专利技术的一实施例，一种用于对准光学组件的方法，该光学组件具有激光器、波长转换装置和定向成在激光器与波长转换装置之间形成折叠光学路径的至少一个可调节光学部件，该方法包括沿折叠光学路径引导激光器的光束并将该光束引导到波长转换装置的输入面上，使得光束入射在波长转换装置的波导部分上。在一实施例中，可调节光学部件可包括与透镜组件结合使用的可调节微机电系统（MEMS）以将激光器的束斑引导到波长转换装置的输入面上。然后当围绕第一扫描轴线调节可调节光学部件的位置，由此束斑在波长转换装置的波导部分上的沿第一和第二扫描线横穿时，测量波长转换装置的输出强度。然后基于可调节光学部件绕第一扫描轴线的调节位置来确定波长转换装置的输出强度变化。然后围绕第二扫描轴线调节可调节光学部件，由此使光束在波长转换装置的波导部分上沿第二扫描线横穿。然后基于可调节光学部件绕第二扫描轴线的调节位置来确定波长转换装置的输出强度变化。然后基于确定的波长转换装置的输出强度变化在第一扫描轴线和第二扫描轴线上定位可调节光学部件，使得波长转换装置的输出强度最大。根据本专利技术的另一实施例，一种光学系统，包括半导体激光器、波长转换装置、透镜组件、一个或多个可调节光学部件、光学探测器和控制器。波长转换装置包括波导部分和输入面。光学探测器联接到控制器并定位成测量波长转换装置的输出强度。透镜组件和可调节光学部件构造成将激光器的光束朝向波长转换装置的输入面引导。控制器编程成控制围绕第一扫描轴线和第二扫描轴线控制可调节光学部件的位置，使得激光器的束斑可定位在波长转换装置的波导部分上。控制器也可构造成：向可调节光学部件施加第一信号来调节可调节光学部件绕第一扫描轴线的位置，使得光束沿第一扫描线横穿波长转换装置的所述波导部分；向可调节光学部件施加第二信号来调节可调节光学部件绕第二扫描轴线的位置，使得光束沿第二扫描线横穿波长转换装置的所述波导部分；基于可调节光学部件在第一扫描轴线和第二扫描轴线上的调节位置确定波长转换装置的输出强度变化；以及与可调节光学部件协作以基于确定的波长转换装置的输出强度变化在第一扫描轴线和第二扫描轴线上重新定位可调节光学部件，使得波长转换装置的强度最大。将在以下详细描述中阐述本专利技术的其它特征和优点，这些特征和优点在某种程度上对于本领域的技术人员来说根据该描述将是显而易见的，或者通过实施包括以下详细描述、权利要求书以及附图的本文所述的本专利技术可认识到。应当理解的是，以上一般描述和以下详细描述两者呈现本专利技术的实施例，且旨在提供用于理解所要求保护的本专利技术的本质和特性的概观或框架。附图说明本专利技术的特定实施例的以下详细描述可在结合以下附图阅读时被最好地理解，附图中相同的结构使用相同的附图标号指示，且其中：图1是根据本专利技术一实施例的MEMS镜面工作的光学对准组件的的示意图；以及图2是入射在波长转换装置的输入面上光束的示意图。具体实施方式首先参照图1，尽管在涉及频率或波长-转换半导体激光源的设计和制造的方便可用现有技术文献中教示了可包含本专利技术各特定实施例概念的各种类型光学组件的一般结构，但可通常参照包括例如半导体激光器10（图1中标示为“λ”）的波长转换装置20（在图1中标记为“2ν”）的光学组件方便地说明本发明各特定实施例的概念。在图1所示的构造中，由半导体激光器10发出的近红外光通过一个或多个可调节光学部件30和适当的透镜组件35耦合到波长转换装置20的波导部分内，该透镜组件35可包括单体式或多部件构造的一个或多个光学元件。图1所示的光学组件在从各种较长波长半导体激光器产生各种较短波长激光束时尤其有用且可用作例如激光投影系统中的可见激光源。可调节光学部件30尤其有帮助，因为通常难以将由半导体激光器10发出的输出光束聚焦到波长转换装置20的波导部分内。例如，诸如掺杂MgO的周期极化铌酸锂（PPLN）晶体的典型SHG晶体的波导光学模场直径可在几微米范围内。总地参见图1和2，透镜组件35与可调节光学部件30协作以在波长转换装置20的输入面22上生成相当大小的束斑15。可调节光学部件30构造成通过调节可调节光学部件的驱动机构来引入光束角度偏移，且这样可用于通过改变波长转换装置20的输入面22上束斑15的位置直到其与波长转换装置20的波导部分24对准为止，从而有效地将束斑15与波长转换装置20的波导部分24对准。在一实施例中，通过在波长转换装置20的光学路径中提供例如分束器40和光学探测器50来监测光束对准。光学探测器50可以操作地连接到微控制器或控制器60（图1中标示为“μc”），使得来自光学探测器50的输出信号被控制器60接收。控制器60可构造成通过调节可调节光学部件的驱动机构来控制可调节光学部件30的位置或状态，并这样将半导体激光器10的输出光束定位在波长转换装置20的输入面22上。在一实施例中，控制器60可用于根据从光学探测器50接收的输出信号来控制可调节光学部件30的位置或状态。在另一实施例中，控制器60可用于进行对准过程，使得半导体激光器10的束斑15与波长转换装置20的波导部分24对准。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.11 US 12/813,6101.一种优化光学组件的对准的方法，所述光学组件包括激光器、波长转换
装置和定向成在所述激光器与所述波长转换装置之间形成折叠光学路径的至
少一个可调节光学部件，所述方法包括：
用所述可调节光学部件沿所述折叠光学路径引导所述激光器的束斑并
将所述束斑引导到所述波长转换装置的输入面上，使得所述束斑入射在所述波
长转换装置的波导部分上；
测量所述波长转换装置的输出强度；
围绕第一扫描轴线调节所述可调节光学部件的位置，由此使所述束斑沿
在所述波长转换装置的所述波导部分上的第一扫描线横穿所述波长转换装置
的所述波导部分；
基于所述可调节光学部件绕所述第一扫描轴线的调节位置确定所述波
长转换装置的输出强度变化；
围绕第二扫描轴线调节所述可调节光学部件的位置，由此使所述束斑沿
第二扫描线横穿所述波长转换装置的所述波导部分；
基于所述可调节光学部件绕所述第二扫描轴线的调节位置确定所述波
长转换装置的输出强度变化；以及
基于所述确定的所述波长转换装置的输出强度变化在所述第一扫描轴
线和所述第二扫描轴线上重新定位所述可调节光学部件，从而优化所述束斑与
所述波长转换装置的所述波导部分的对准并使所述波长转换装置的所述输出
强度最大。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，为了绕所述第一扫描轴线或所
述第二扫描轴线调节所述可调节光学部件的位置，向所述可调节光学部件提供
至少一个电信号，由此使所述可调节光学部件绕所述第一扫描轴线和/或所述第
二扫描轴线转动。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
调节所述可调节光学部件绕所述第一扫描轴线的位置，使得所述束斑沿第
一方向和第二方向横穿所述波长转换装置的所述波导部分上的所述第一扫描

\t线；
基于所述可调节光学部件绕所述第一扫描轴线的调节位置确定所述波长
转换装置的所述输出强度变化包括确定沿所述第一扫描线对应于所述波长转
换装置的输出强度增加的方向；
调节所述可调节光学部件绕所述第二扫描轴线的位置，使得所述束斑沿第
一方向和第二方向横穿所述波长转换装置的所述波导部分上的所述第二扫描
线；以及
基于所述可调节光学部件绕所述第二扫描轴线的调节位置确定所述波长
转换装置的所述输出强度变化包括确定沿所述第二扫描线对应于所述波长转
换装置的输出强度增加的方向。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，随着所述束斑沿所述第一扫描
线或所述第二扫描线横穿，基于所述波长转换装置的所述输出强度变化的符号
在所述第一扫描轴线和所述第二扫描轴线上重新定位所述可调节光学部件。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，绕所述第一扫描轴线调节所述
可调节光学部件的位置和绕所述第二扫描轴线调节所述可调节光学部件的位
置是同时进行的。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过对所述可调节光学部件施
加第一抖动信号以使所述可调节光学部件绕所述第一扫描轴线摆动来调节所
述可调节光学部件绕所述第一扫描轴线的位置；以及
其中通过对所述可调节光学部件施加第二抖动信号以使所述可调节光学
部件绕所述第二扫描轴线摆动来调节所述可调节光学部件绕所述第二扫描轴
线的位置。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，基于相对于所述第一抖动信号
的所述波长转换装置所述输出强度变化将所述可调节光学部件在所述第一扫
描轴线上重新定位，基于相对于所述第二抖动信号的所述波长转换装置所述输
出强度变化将所述可调节光学部件在所述第二扫描轴线上重新定位。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，基于相对于所述第一抖动信号
的电压或电流中至少一个的变化的所述波长转换装置所述输出强度变化将所
述可调节光学部件在所述第一扫描轴线上重新定位，且基于相对于所述第二抖

\t动信号的电压或电流中至少一个的变化的所述波长转换装置所述输出强度变<...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·高里尔，G·A·皮尔驰，D·O·里基茨，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：
国别省市：