專利名稱：半導(dǎo)體激光器模塊裝置及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光領(lǐng)域，特別涉及一種半導(dǎo)體激光器模塊裝置。另外，本發(fā)明還涉及ー種上述半導(dǎo)體激光器模塊裝置的控制方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體激光器技術(shù)是近年來激光技術(shù)研究的熱點，一方面半導(dǎo)體激光器可以獨立地應(yīng)用到激光探測、照明以及光譜探測等領(lǐng)域，另ー方面半導(dǎo)體激光器可以作為其他固體激光器的泵浦源。然而，現(xiàn)有的半導(dǎo)體激光器所能輸出的激光的波長受到其自身性質(zhì)的限制，雖然可以通過改變工作溫度來調(diào)節(jié)所輸出的激光的中心波長，但激光的中心波長的調(diào)節(jié)范圍比較小(一般不會超過10nm)，難以在比較寬的光譜范圍內(nèi)輸出激光。并且由于單個半導(dǎo)體激光器輸出的光譜形狀不能隨意改變，不能適應(yīng)多用途的應(yīng)用環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明g在至少在一定程度上解決上述技術(shù)問題之一或至少提供ー種有用的商業(yè)選擇。為此，本發(fā)明的ー個目的在于提出一種能夠在比較寬的光譜范圍內(nèi)輸出光譜形狀可變的激光的半導(dǎo)體激光器模塊裝置。本發(fā)明的另ー個目的在于提出ー種上述半導(dǎo)體激光器模塊裝置的控制方法。根據(jù)本發(fā)明實施例的ー個方面，提供一種半導(dǎo)體激光器模塊裝置，該半導(dǎo)體激光器模塊裝置包括多個半導(dǎo)體激光器，所述多個半導(dǎo)體激光器用于輸出波長互不相同的激光，且所述多個半導(dǎo)體激光器設(shè)置為所述多個半導(dǎo)體激光器中的至少兩個輸出的激光的光譜可交疊以得到具有預(yù)定分布的光譜的激光。根據(jù)本發(fā)明的上述實施例，半導(dǎo)體激光器模塊裝置中設(shè)置有用于輸出波長互不相同的激光的多個半導(dǎo)體激光器。如此，使用者就可以根據(jù)預(yù)定的光譜而從所述多個半導(dǎo)體 激光器中選擇相應(yīng)的至少兩個半導(dǎo)體激光器，從而通過使所選擇的至少兩個半導(dǎo)體激光器輸出的激光的光譜交疊來得到預(yù)定分布的光譜的激光。所述半導(dǎo)體激光器模塊裝置可以通過選擇不同的半導(dǎo)體激光器而在比較寬的范圍內(nèi)得到預(yù)定分布的任意波長的光譜，克服了單個半導(dǎo)體激光器輸出波長范圍小、光譜形狀不可調(diào)節(jié)的缺點。另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的半導(dǎo)體激光器模塊裝置還可以具有如下附加的技術(shù)特征根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述多個半導(dǎo)體激光器中輸出波長最近接的任意兩個半導(dǎo)體激光器輸出的激光波長之間的關(guān)系為λ J< λ i+1< λ J+Δ λ J2其中，λ i表示所述任意兩個所述半導(dǎo)體激光器中的第i個半導(dǎo)體激光器輸出的激光波長，△ λ j表不所述第i個半導(dǎo)體激光器輸出的激光的光譜寬度，λ i+1表不所述任意兩個半導(dǎo)體激光器中的第i+Ι個半導(dǎo)體激光器輸出的激光的波長。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述半導(dǎo)體激光器輸出的激光的波長為O. 3 μ m 30 μ m0根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述多個半導(dǎo)體激光器封裝在一個半導(dǎo)體激光器包裝內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，多個所述半導(dǎo)體激光器的工作溫度相同。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述半導(dǎo)體激光器模塊裝置還包括溫度控制器，所述溫度控制器用于控制所述半導(dǎo)體激光器的工作溫度。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述半導(dǎo)體激光器模塊裝置還包括光學(xué)耦合元件，所述光學(xué)耦合元件用于耦合所述至少兩個半導(dǎo)體激光器輸出的激光以使所述至少兩個半導(dǎo)體激光器輸出的激光的光譜交疊。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述光學(xué)耦合元件為棱鏡、透鏡、光纖或?qū)Ч忮F。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述半導(dǎo)體激光器模塊裝置還包括控制器，所述控制器用于根據(jù)所述預(yù)定分布的光譜控制所述多個半導(dǎo)體激光器中相應(yīng)的半導(dǎo)體激光器工作。根據(jù)本發(fā)明實施例的另一方面，提供ー種上述半導(dǎo)體激光器模塊裝置的控制方法，該控制方法包括根據(jù)所需的光譜控制所述多個半導(dǎo)體激光器中預(yù)定數(shù)量的相應(yīng)的半導(dǎo)體激光器工作。根據(jù)本發(fā)明的上述實施例，使用者可以根據(jù)預(yù)定的光譜而從所述多個半導(dǎo)體激光器中選擇預(yù)定數(shù)量的相應(yīng)的半導(dǎo)體激光器，從而通過使所選擇的半導(dǎo)體激光器輸出的激光的光譜交疊來得到預(yù)定分布的光譜的激光。利用上述半導(dǎo)體激光器模塊裝置的控制方法，可以在比較寬的范圍內(nèi)得到連續(xù)分布的任意波長的光譜。本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。


本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖I是本發(fā)明的實施例提供的半導(dǎo)體激光器模塊裝置以及該半導(dǎo)體激光器模塊 裝置中的各個半導(dǎo)體激光器単獨工作時輸出的激光的光譜的示意圖。圖2是本發(fā)明的實施例提供的半導(dǎo)體激光器模塊裝置的工作狀態(tài)以及在該工作狀態(tài)下所得到的激光的光譜的示意圖。圖3是表示本發(fā)明實施例提供的半導(dǎo)體激光器模塊裝置輸出的激光的波長范圍和單個半導(dǎo)體激光器輸出的激光的示意圖。符號說明ΙΑ、 )2、 ν·· )η 半導(dǎo)體激光器LDi、LDj半導(dǎo)體激光器LDx、LDy、LDz半導(dǎo)體激光器
具體實施例方式下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，g在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“順時針”、“逆時針”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括ー個或者更多個該特征。在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確的限定。在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等 術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。圖I至圖3示出了本發(fā)明實施例中的半導(dǎo)體激光器模塊裝置、該半導(dǎo)體激光器模塊裝置的工作狀態(tài)及相應(yīng)的光譜。如圖I至圖3所示，本發(fā)明的實施例提供了一種半導(dǎo)體激光器模塊裝置，該半導(dǎo)體激光器模塊裝置包括用于輸出波長互不相同的激光的多個半導(dǎo)體激光器IA、LD2> LD3-··LDn,且多個半導(dǎo)體激光器LD1. LD2、LD3…LDn設(shè)置為多個半導(dǎo)體激光器LD1. LD2、LD3…LDn中的至少兩個輸出的激光的光譜可交疊以得到具有預(yù)定分布的光譜的激光。根據(jù)本發(fā)明的上述實施例，半導(dǎo)體激光器模塊裝置中設(shè)置有用于輸出波長互不相同的激光的多個半導(dǎo)體激光器LDp LD2> )3··· )η。如此,使用者就可以根據(jù)預(yù)定的光譜而從多個半導(dǎo)體激光器LD1. LD2, LD3-LDn中選擇相應(yīng)的至少兩個半導(dǎo)體激光器，從而通過使所選擇的至少兩個半導(dǎo)體激光器輸出的激光的光譜交疊來得到預(yù)定分布的光譜的激光。上述實施例中的半導(dǎo)體激光器模塊裝置可以通過選擇不同的半導(dǎo)體激光器而在比較寬的范圍內(nèi)得到連續(xù)分布的任意波長的光譜，克服了單個半導(dǎo)體激光器輸出波長范圍小、光譜形狀不可變的缺點。以下將參照附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細描述。圖I是本發(fā)明的實施例提供的半導(dǎo)體激光器模塊裝置以及該半導(dǎo)體激光器模塊裝置中的各個半導(dǎo)體激光器単獨工作時輸出的激光的光譜的示意圖。如圖I所示，本發(fā)明實施例中的半導(dǎo)體激光器模塊裝置具有多個半導(dǎo)體激光器0)1、0)2、0)3-0)11，多個半導(dǎo)體激光器0)1、0)2、0)3-0)11封裝成一個模塊，組成堆棧。并且，多個半導(dǎo)體激光器IA、LD2, LD3··· LDn輸出的激光的波長互不相同，且輸出的激光的光譜范圍相鄰。在本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體激光器模塊裝置中，多個半導(dǎo)體激光器IA、LD2> LD3**·LDn可以封裝在一個半導(dǎo)體激光器包裝(即用于容納半導(dǎo)體激光器的殼體部件)內(nèi)，以減小封裝后的模塊裝置的尺寸。并且，可選擇地，多個半導(dǎo)體激光器ΙΑ、 )2、 )3···υ)η中的姆ー個均可以具有獨立的半導(dǎo)體激光器包裝。眾所周知，半導(dǎo)體激光器的工作溫度會影響半導(dǎo)體激光器輸出的激光的波長，在半導(dǎo)體激光器的工作過程中常常需要對半導(dǎo)體的工作溫度進行控制。因此，在本發(fā)明的實、施例中，還可以為半導(dǎo)體激光器設(shè)置溫度控制器(未圖示)，從而通過該溫度控制器控制半導(dǎo)體激光器的工作溫度。并且，在本發(fā)明的實施例中，多個半導(dǎo)體激光器LD1. LD2、LD3-LDn優(yōu)選在相同的工作溫度下工作，以便對工作溫度進行控制。另外，為了得到較大的光譜輸出范圍，優(yōu)選將多個半導(dǎo)體激光器LD1. LD2, LD3- LDn輸出的激光的波長設(shè)置在ー個比較大的范圍內(nèi)，如O. 3μπι 30μπι或者更寬。并且，在本發(fā)明的一個實施例中，多個半導(dǎo)體激光器LD1.LD2、UV"LDn中輸出波長最近接的任意兩個半導(dǎo)體激光器輸出的激光波長之間滿足如下關(guān)系λ j< λ i+1< λ j+Δ λ J2其中，λ i表示任意兩個半導(dǎo)體激光器中的第i個半導(dǎo)體激光器輸出的激光波長，Δ λ j表不第i個激光器輸出的激光的光譜寬度，λ i+1表不任意兩個激光器中的第i+Ι個激光器輸出的激光的波長。如此，就能夠確保多個激光器LD1. LD2, LD3-LDn中輸出波長最近接的任意兩個激光器輸出的激光的光譜均有相互交疊的成分并能夠相互疊加。另外，本發(fā)明實施例中的半導(dǎo)體激光器模塊裝置還可以設(shè)置有光學(xué)耦合元件(未圖示)。如此，就能夠利用光學(xué)耦合元件來將至少兩個半導(dǎo)體激光器輸出的激光耦合起來，以使上述至少兩個半導(dǎo)體激光器輸出的激光的光譜交疊，產(chǎn)生所需的光譜。上述光學(xué)耦合元件可以為本領(lǐng)域中通常使用的各種元件，只要能夠?qū)崿F(xiàn)其功能即可。例如，在本發(fā)明的實施例中，可以使用諸如棱鏡、透鏡、光纖和導(dǎo)光錐等作為上述光學(xué)耦合元件。另外，從多個半導(dǎo)體激光器IA、LD2> LD3*--LDn中選擇預(yù)定半導(dǎo)體激光器的方法也可以有多種。例如，使用者可以根據(jù)需要手動選擇并控制半導(dǎo)體激光器，以獲得預(yù)定的光譜。再如，還可以為本發(fā)明實施例中的半導(dǎo)體激光器模塊裝置設(shè)置控制器，從而通過該控制器自動地從多個半導(dǎo)體激光器LDpLD2.LD3-LDn中選擇預(yù)定的半導(dǎo)體激光器并對所選擇的半導(dǎo)體激光器進行控制，以獲得預(yù)定的光譜。圖2是本發(fā)明的實施例提供的半導(dǎo)體激光器模塊裝置的兩個具體工作狀態(tài)以及在該工作狀態(tài)下所得到的激光的光譜的示意圖。如圖2所示，在其中ー個工作狀態(tài)下，使用者需要將激光的波長控制在Xi+j，而在本領(lǐng)域已知的各種半導(dǎo)體激光器中，単獨通過任何一個半導(dǎo)體激光器工作都不能滿足要求。此時，使用者可以選擇與波長λ μ對應(yīng)的兩個半導(dǎo)體激光器LDpU^同時工作，并通過將輸出的光譜λ i和λ ^組合來得到目標光譜λ i+j。
在另ー個工作狀態(tài)下，使用者需要將激光的波長控制在λ x+y+z,而在本領(lǐng)域已知的各種半導(dǎo)體激光器中，単獨通過任何一個半導(dǎo)體激光器工作都不能滿足要求。此時，使用者可以選擇與波長λ x+y+z對應(yīng)的三個半導(dǎo)體激光器LDx、LDy、LDz同時工作，并通過將輸出的光譜λ χ、λ x和λ z組合來得到目標光譜λ x+y+z。圖3是表示本 發(fā)明實施例提供的半導(dǎo)體激光器模塊裝置輸出的激光的波長范圍和單個半導(dǎo)體激光器輸出的激光的示意圖。如圖3所示，通過本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體激光器模塊裝置能夠大大擴展輸出波長的范圍。以上雖然以半導(dǎo)體激光器模塊裝置中的至少兩個半導(dǎo)體激光器同時工作的情況為例進行了說明，但應(yīng)該理解，當半導(dǎo)體激光器模塊裝置中的某一個半導(dǎo)體激光器單獨エ作就能夠輸出所需波長的激光時，也可以單獨利用所對應(yīng)的半導(dǎo)體激光器輸出激光。另外，除上述半導(dǎo)體激光器模塊裝置外，本發(fā)明的實施例還提供了ー種上述半導(dǎo)體激光器模塊裝置的控制方法，該控制方法包括根據(jù)所需的光譜控制多個半導(dǎo)體激光器LD1, LD2, LD3-LDn中預(yù)定數(shù)量的相應(yīng)的半導(dǎo)體激光器工作的步驟。根據(jù)本發(fā)明的上述實施例，使用者可以根據(jù)預(yù)定的光譜而從多個半導(dǎo)體激光器LD1, LD2, LD3-LDn中選擇預(yù)定數(shù)量的相應(yīng)的半導(dǎo)體激光器，從而通過使所選擇的半導(dǎo)體激光器輸出的激光的光譜交疊來得到預(yù)定分布的光譜的激光。利用上述半導(dǎo)體激光器模塊裝置的控制方法，可以通過選擇不同的半導(dǎo)體激光器而在比較寬的范圍內(nèi)得到連續(xù)分布的任意波長的光譜。在本說明書的描述中，參考術(shù)語“示例”、“具體示例”、“一些示例”、“一個實施例”或“一些實施例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少ー個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體激光器模塊裝置，其特征在于，包括 多個半導(dǎo)體激光器，所述多個半導(dǎo)體激光器用于輸出波長互不相同的激光，且所述多個半導(dǎo)體激光器設(shè)置為所述多個半導(dǎo)體激光器中的至少兩個輸出的激光的光譜可交疊以得到具有預(yù)定分布的光譜的激光。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體激光器模塊裝置，其特征在于，所述多個半導(dǎo)體激光器中輸出波長最近接的任意兩個半導(dǎo)體激光器輸出的激光波長之間的關(guān)系為 λ j< λ i+1〈 λ j+ Δ λ j/2 其中，λ i表示所述任意兩個所述半導(dǎo)體激光器中的第i個半導(dǎo)體激光器輸出的激光波長，△ λ i表不所述第i個半導(dǎo)體激光器輸出的激光的光譜寬度，λ i+1表不所述任意兩個半導(dǎo)體激光器中的第i+Ι個半導(dǎo)體激光器輸出的激光的波長。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體激光器模塊裝置，其特征在于，所述半導(dǎo)體激光器輸 出的激光的波長為O. 3 μ m 30 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體激光器模塊裝置，其特征在于，所述多個半導(dǎo)體激光器封裝在一個半導(dǎo)體激光器包裝內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體激光器模塊裝置，其特征在于，多個所述半導(dǎo)體激光器的工作溫度相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體激光器模塊裝置，其特征在于，還包括 溫度控制器，所述溫度控制器用于控制所述半導(dǎo)體激光器的工作溫度。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體激光器模塊裝置，其特征在于，還包括 光學(xué)耦合元件，所述光學(xué)耦合元件用于耦合所述至少兩個半導(dǎo)體激光器輸出的激光以使所述至少兩個半導(dǎo)體激光器輸出的激光的光譜交疊。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體激光器模塊裝置，其特征在于，所述光學(xué)耦合元件為棱鏡、透鏡、光纖或?qū)Ч忮F。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體激光器模塊裝置，其特征在于，還包括 控制器，所述控制器用于根據(jù)所述預(yù)定分布的光譜控制所述多個半導(dǎo)體激光器中相應(yīng)的半導(dǎo)體激光器工作。
10.ー種根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項所述的半導(dǎo)體激光器模塊裝置的控制方法，其特征在于，包括根據(jù)所需的光譜控制所述多個半導(dǎo)體激光器中預(yù)定數(shù)量的相應(yīng)的半導(dǎo)體激光器工作。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體激光器模塊裝置，該半導(dǎo)體激光器模塊裝置包括多個半導(dǎo)體激光器，多個半導(dǎo)體激光器用于輸出波長互不相同的激光，且多個半導(dǎo)體激光器設(shè)置為所述多個半導(dǎo)體激光器中的至少兩個輸出的激光的光譜可交疊以得到具有預(yù)定分布的光譜的激光。所述半導(dǎo)體激光器模塊裝置可以通過選擇不同的半導(dǎo)體激光器而在比較寬的范圍內(nèi)得到預(yù)定分布的任意波長的光譜，克服了單個半導(dǎo)體激光器輸出波長范圍小、光譜形狀不可調(diào)節(jié)的缺點。另外，本發(fā)明還提供了一種上述半導(dǎo)體激光器模塊裝置的控制方法。
文檔編號H01S5/40GK102723666SQ20121013588
公開日2012年10月10日 申請日期2012年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月3日
發(fā)明者劉建輝, 劉歡, 鞏馬理, 張海濤, 柳強, 閆平, 黃磊 申請人:清華大學(xué)