[實用新型]一種改善半導體激光器光譜合束光束質量的裝置

有效

• 申請號: 201420352191.3
• 申請日: 2014-06-30
• 公開（公告）號: CN203942144U
• 公開（公告）日: 2014-11-12
• 發明（設計）人: 孟慧成;譚昊;余俊宏;杜維川;王昭;高松信;武德勇
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院應用電子學研究所
• 主分類號: H01S5/065
• 分類號: H01S5/065
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 卿誠;吳彥峰

技術領域

本實用新型涉及半導體激光技術領域，特別涉及高亮度半導體激光器光譜合束、光通信及光譜測量領域。?

背景技術

高功率二極管激光器近年來發展十分迅速，現在實驗室最高連續半導體激光器輸出光功率可達kW以上，其光電效率最高可達70%以上，相比于固體、氣體等激光器具有光電轉換效率高、體積小、可靠性高和壽命長等優點，在工業加工、軍事防御和光通信等領域有著重要的應用。然而，由于其波導結構及器件封裝等因素的限制，其快慢軸方向上的光束質量差距較大，對于單個發光單元慢軸方向的光束質量是快軸方向的數十倍，對于普通的cm?bar條，慢軸方向的光束質量是快軸方向的上千倍，導致輸出光束的光束質量變差、功率密度低，很難作為百瓦、千瓦及萬瓦級直接光源應用。如何同時獲得高功率、高功率密度、高光束質量的半導體激光輸出已成為國際上的重大技術瓶頸。?

光譜合束技術是實現高亮度半導體激光輸出的有效方法之一，先利用外腔與半導體激光器后腔面組成外腔半導體激光器，將不同的合束單元鎖定在不同的波長，再利用光柵或其他色散元件的色散作用，將各個發光單元激光束空間重疊成一束輸出，這樣合束之后的光束質量得到了極大的改善，于是實現了高功率輸出條件下實現高光束質量輸出，極大地提高了半導體激光器輸出亮度。?

實用新型內容

本實用新型的目的是為了進一步改善半導體激光器光譜合束光束質量，提出了一種選取低階模式反饋注入的方法來有效改善合束后的光束質量。?

本實用新型采用的技術方案：一種改善半導體激光器光譜合束光束質量的裝置，包括半導體激光器、準直鏡一、準直鏡二、空間變換透鏡、光柵、分光鏡、全反鏡一、全反鏡二、濾波器、聚焦鏡、耦合光纖；所述全反鏡一和全鏡二分別位于分光鏡的兩側，所述濾波器設置在分光鏡和全反鏡二之間；所述半導體激光器和光柵分別位于空間變換透鏡兩側的位置；所述準直鏡一和準直鏡二依次設置在半導體激光器與空間變換透鏡之間；所述半導體激光器發射出的激光經過光柵合束后由分光鏡分成兩束不同比例的光束，其中一束光垂直與全反鏡一、全反鏡二。?

在上述技術方案中，所述半導體激光器為多個發光單元的空間線性排列，或為普通的CM?bar條、Mini?bar條，或為bar條在空間上排列成的線陣、疊陣。?

在上述技術方案中，所述半導體激光器的前腔面鍍增透膜，前腔面得透過率大于99%。?

在上述技術方案中，所述光柵包括但不限于反射、透射式光柵，且光柵具有高的損傷閾值。?

在上述技術方案中，所述分光鏡的反射率：折射率在0.1~0.6之間。?

在上述技術方案中，所述全反鏡一和全反鏡二的反射率大于99%。?

在上述技術方案中，所述濾波器包括但不限于機械濾波系統和光學空間濾波系統。?

本實用新型其實現原理在于：在光柵衍射方向采用一分光鏡，將經過光柵合束光束分成不同比例的兩束，一束輸出，另外一束在兩個全反鏡組成的F-P腔中來回振蕩，由于在F-P腔中帶有濾波器，達到模式選擇和反饋的作用，半導體激光器的外腔反饋屬于弱反饋機制，此裝置可以有效的選取低階模式來反饋注入鎖定，可以進一步的改善半導體激光器光譜合束輸出的光束質量。?

分光鏡位于光柵利特羅角方向一定距離處，全反鏡一和全反鏡二分別位于反光鏡的兩側，經由分光鏡分束形成兩束光，一束作為激光輸出，另一束垂直于全反鏡一、全反鏡二，并在全反鏡一和全反鏡二組成的F-P腔中形成振蕩反饋。?

本實用新型具有如下的優點：由于半導體激光器外腔反饋屬于弱反饋，通過在光柵衍射方向采用一分光鏡，將分束后的一束光在帶有濾波器的F-P腔中形成振蕩，選取低階模式的光束進行反饋注入鎖定光譜，以此來改善半導體激光器光譜合束輸出光束的光束質量，降低對光譜合束單元器件的要求。?

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖及效光反饋示意圖；?

圖2為常規半導體激光器光譜合束光路反饋示意圖；

附圖序號含義說明：1.半導體激光器?2.準直鏡一?3.準直鏡二?4.空間變換透鏡?5.光柵?6.分光鏡?7.全反鏡一?8.全反鏡二?9.濾波器?10.聚焦鏡?11.光纖?12.耦合外腔。

具體實施方式