高功率VCSEL激光器光束发散角的测量方法

垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser,简称VCSEL)由于其能发射出垂直于腔面光束的特性使得多个VCSEL激光器可以在同一片芯片上紧密集成,而不需要大量的空间;且VCSEL激光器使用共振腔的反射镜来增强光并放大,从而实现高效的光发射;通常情况下,VCSEL激光器的发光效率可以达到40至60之间,与传统的激光器相比,VCSEL激光器更容易实现高效率。由于VCSEL激光器的可集成性好、效率高等特点,使其广泛应用于3D感知、自动驾驶、光通信等领域。因此,VCSEL激光器的质量检测工作也显得越来越重要。随着VCSEL激光器进军高功率领域,其发光束的模式也经历了从基模变为高阶模的过程,光束已经从类高斯光束变为了类拉盖尔-高斯空心圆环光束。虽然传统的1/e^(2)、D86等算法在测量基模下的类高斯光束的发散角较为精确,但对于高阶模式下的类拉盖尔-高斯空心圆环光束,这些方法则出现了明显的误差。考虑到VCSEL激光器在自动驾驶等重要领域的广泛应用,其光束精确度的要求也随之提高。因此,本文采用了D4σ算法,针对类拉盖尔-高斯空心圆环光束进行发散角测量,与1/e^(2)、D86等传统算法进行了比较。结果显示,新方法在发散角测量准确度上最高提升了230。

影响基于CCD相机激光光束宽度精确测量的因素

分析了基于CCD相机激光光束宽度测量过程中引入的噪声特性,并给出了有效抑制噪声的方法,说明了在光束宽度计算过程中尤其采用4σ算法时,积分区域选取的意义及正确的选取方法,总结了影响基于CCD相机激光光束宽度精确测量的因素。通过实验,进一步验证了用4σ算法计算激光光束宽度时,特别是计算小光斑光束宽度时,积分区域限制的重要性;提出了积分区域最佳选取值为2倍的光束宽度;得出了如无噪声影响,CCD空间分辨率对基于4σ算法的光束宽度结果影响很小的结论,即采用4σ算法虽然光束宽度内仅有十几个甚至几个像素,仍可得到准确的光束宽度值;定量给出了高频随机噪声对基于4σ算法的光束宽度测量重复性的影响,以及提高测量结果精确度的方法;分析了基底噪声对基于4σ算法的光束宽度测量结果的影响程度,提出了正确的背景图像扣除方法以减少基底噪声的影响。