[發明專利]一種外腔半導體激光器

無效

• 申請號: 200910235585.4
• 申請日: 2009-09-29
• 公開（公告）號: CN102035136A
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發明（設計）人: 臧二軍;趙陽;李燁;曹建平;方占軍
• 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;H01S5/06;H01S5/065
• 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，特別是指一種基于F-P腔反饋增強的大功率外腔半導體激光器。

背景技術

半導體激光器，包括分布反饋(DFB)和外腔半導體激光器是科研和工業中的重要激光光源，然而通常的外腔半導體激光器輸出譜線非常寬，一般達到幾百千赫甚至幾兆赫，DFB半導體激光器常常具有更寬的線寬，這種寬線寬的存在與許多場合的應用要求相距甚遠。

為了獲得大功率窄線寬激光輸出，目前一般多采用兩種方式：一種可使用大功率激光管。利用這種激光管采用電學反饋或光學反饋的方法得到窄線寬激光輸出。另一種是使用外腔半導體激光器和錐形放大器的組合的方法，使外腔半導體激光器輸出光注入錐形放大器(TA)中，可達到幾百毫瓦以上的輸出激光(取決于TA芯片和TA驅動電流)。為獲得窄線寬激光，可先對主激光線寬壓窄后注入TA?；蛘咴赥A放大之后使用電學反饋方法實現激光線寬壓窄。

此外，Sacher公司提出了將TA用于littrow和littman結構中，以獲得較大功率、窄線寬輸出。如圖1、2所示，分別為littrow和littman結構的TA外腔半導體激光器示意圖。圖1所示的littrow結構中，經TA輸出的激光入射到光柵上的入射角等于光柵的衍射角；圖2所示的littman結構中，TA輸出光以掠入射角入射在光柵上。這兩種結構中TA一端鍍有一定反射率的反射膜，另一端鍍有增透膜，所使用的光柵經過特殊設計，可使能量集中在光柵的一階衍射上。從示意圖中可以看出，TA前端面用于輸出，后端面輸出光入射到光柵G上，經過衍射后，一階衍射光或直接共路反向回到TA中，或經反射鏡M反射后反向回到TA中，在前端面與光柵之間形成振蕩，使之得到反饋增強。激光從前端面耦合輸出。

綜上，目前為獲得高功率半導體激光器所采用的上述幾種實現方式存在的缺點如下：

1、使用大功率激光管：價格昂貴，并且最大功率有限。

2、使用外腔半導體激光器和錐形放大器的組合：需要將主激光耦合進入橫截面積幾平方微米的TA中，操作困難，并且穩定性差，耦合效率極大程度上影響激光輸出功率。

3、將TA用于littrow和littman結構中的方法，如圖1、圖2所示，可較簡便的獲得大功率較窄線寬激光輸出。如需獲得更窄線寬激光輸出，一般使用F-P腔干涉濾波的方法。但因littrow和littman結構中反饋光路為駐波場，而由F-P腔特性，反射光在F-P腔諧振時最弱，不能實現光學反饋，因此在這種激光器中不能利用F-P腔實現光學反饋，從而實現激光的窄線寬輸出。此外這種激光器還可采用電學反饋的方法壓窄線寬。但電學反饋的方法難度較大，系統龐大且復雜。

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，通過簡單的結構實現大功率和窄線寬激光輸出。

基于上述目的本發明提供的外腔半導體激光器，包括：錐形放大器、光柵、F-P腔、光學隔離器；

該外腔半導體激光器的布設使得從錐形放大器前端面發出的激光經第一光學隔離器后，經過光柵衍射以及F-P腔透射，透射光經第二光學隔離器后，從錐形放大器后端面入射返回錐形放大器。

可選的，該外腔半導體激光器的所述錐形放大器發出的激光經第一光學隔離器后，先經過光柵衍射，再入射到F-P腔上；

或者所述錐形放大器發出的激光經第一光學隔離器后，先入射到F-P腔，經F-P腔透射后入射到光柵上，光柵的衍射光經第二光學隔離器后，從錐形放大器后端面入射返回錐形放大器。

可選的，該外腔半導體激光器的所述各光學隔離器和錐形放大器兩端還分別設置：1/2波片，所述激光通過第一1/2波片后再入射到第一光學隔離器，激光經第二1/2波片透射過第二光學隔離器后，通過第三1/2波片后再由后端面入射到所述錐形放大器。

可選的，在該外腔半導體激光器的光路中還設置有：用于實現空間濾波的光闌。

可選的，在該外腔半導體激光器中還設置有：用于在主光路的光束中加入調制信號的電光調制器；或者用于在錐形放大器的電流中加入調制信號的設備。