[發明專利]一種外腔半導體激光器

無效

• 申請號: 200910176602.1
• 申請日: 2009-09-23
• 公開（公告）號: CN102025107A
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發明（設計）人: 彭瑜;曹建平;李燁;方占軍;臧二軍
• 申請（專利權）人: 中國計量科學研究院
• 主分類號: H01S5/14
• 分類號: H01S5/14;H01S5/10;H01S5/065;H01S5/06
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 李弘

技術領域

本發明涉及半導體激光器技術領域，特別是指新型的單模大范圍調諧的窄線寬外腔半導體激光器。

背景技術

目前，Yabai?He?and?Brian?J.Orr提出采用分立元件折疊F-P腔結構的外腔半導體激光器，其結構參見圖1所示，環形濾波器(Ring?filter)的三個反射鏡構成等效F-P腔，半導體激光管(LD，Laser?diode)發射出的激光光束通過準直透鏡、分光棱鏡、部分反射鏡M1等光學器件入射到Ring?filter構成的F-P腔中振蕩后，透射出的光經部分反射鏡M2后最終入射到光折變晶體(Photo-refractive?crystal)上，其相位共軛光原路返回，經F-P腔后的折射光反饋到TA，以此進行選模。

然而，而分立元件F-P腔的容易受到外界音頻、機械振動和溫度變化的干擾和影響，腔的體積比較大，系統的穩定性比較差。

另外，以光折變晶體作為反饋元件的外腔半導體激光器。在Littrow和Littman結構中，激光波長或頻率的調諧是通過轉動光折變晶體或者反射鏡，從而改變光線的衍射角實現的。然而，在此過程中，光折變晶體的選頻作用和經過光折變晶體與半導體激光管構成的F-P外腔的選頻作用同時被改變。一般而言，上述改變不是同步的，從而將引起激光模式的跳模變化，中斷了激光頻率的調諧，使得可得到的激光頻率連續不跳模調諧范圍非常小，例如1至2個GHz。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提出一種外腔半導體激光器，實現波長或頻率的大范圍的同步調諧，得到大的不跳模的連續調諧頻率范圍。

基于上述目的本發明提供的外腔半導體激光器，包括：半導體激光管、單塊環形F-P腔和光折變晶體；

所述半導體激光器中各部件的布設使得從半導體激光管發出的光束從所述單塊環形F-P腔的輸入面入射進入所述單塊環形F-P腔，經過至少兩個反射面反射后，回到輸入面的入射點；從所述單塊環形F-P腔其中一個反射面的透射光作為該單塊環形F-P腔的出射光入射到所述光折變晶體，并被按原路徑反饋回半導體激光管。

可選的，該半導體激光器中所述單塊環形F-P腔包含有三個光學面：光線從輸入面入射進入單塊環形F-P腔，經過在第一反射面反射后，到達第二反射面，經第二反射面反射后回到輸入面的入射點；并且從反射面的透射光作為該單塊環形F-P腔的出射光，所述從第一反射面的透射光作為該單塊環形F-P腔的出射光。

可選的，該半導體激光器中所述單塊環形F-P腔為等腰梯形六面體單塊結構，所述入射面和第一反射面為梯形的兩腰所在面，所述第二反射面為梯形的下底所在面；

或者所述單塊環形F-P腔為等邊三角型五面體結構，等邊三角型三個邊所在平面作為所述光學面。

可選的，該半導體激光器中所述單塊環形F-P腔為等腰梯形六面體單塊結構時，所述入射面和第二反射面夾角為66.42。

可選的，該半導體激光器中所述入射面利用光學鍍膜技術鍍有合適反射率Ra的反射膜，所述第一反射表明為高反射面，該表面高反射率Rb＝Ra；所述第二反射表明為全反射面。

可選的，該半導體激光器中所述單塊環形F-P腔的光學面均為微凸面型或均為平面；

或者所述單塊環形F-P腔的光學面為平面與微凸面組合、或微凸與平面及微凹面的組合。

可選的，該半導體激光器中還包括：準直透鏡，所述半導體激光管發出的光束首先經過準直透鏡準直后再入射到其他光學器件；

半波片，所述半導體激光管發出的光束通過半波片后，入射到單塊環形F-P腔。

可選的，該半導體激光器中還包括有以下調節設備中的一種或一種以上組合：

單塊環形F-P腔的調節設備，通過改變單塊環形F-P腔的內部光程來調節單塊環形F-P腔決定的諧振頻率；或者通過旋轉單塊環形F-P腔，來改變入射光線、出射光線的角度；

外腔的調節設備，通過改變半導體激光器外腔長度、光學性能來調節激光頻率；

半導體激光管的調節設備，通過改變半導體激光管的輸入電流來改變半導體激光管輸出光頻率范圍；或者通過改變半導體激光管的溫度來改變半導體激光管輸出光頻率范圍。

可選的，該半導體激光器中所述外腔的調節設備，包括：用于通過改變入射至光折變晶體的光束角度來調節光折變晶體選頻的調節裝置；或者通過改變光折變晶體到單塊環形F-P腔或光折變晶體到半導體激光管的距離來調節光折變晶體選頻決定的激光振蕩頻率的調節裝置。

可選的，該半導體激光器中所述單塊環形F-P腔的調節設備包括以下一種或一種以上的組合：