[發(fā)明專利]基于在纖回音壁濾波器的超窄線寬半導(dǎo)體激光器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510927976.8
• 申請(qǐng)日: 2015-12-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105375330A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-03-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱濤;史磊磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號(hào): H01S5/10
• 分類號(hào): H01S5/10;H01S5/068
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務(wù)所 50215
• 代理人: 侯懋琪;侯春樂(lè)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體激光器技術(shù)，尤其涉及一種基于在纖回音壁濾波器的超窄線寬半導(dǎo)體激光器。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體激光器具有體積小、功耗少以及成本低等優(yōu)勢(shì)，已廣泛應(yīng)用于光纖通信、傳感、有源光纖泵浦以及微波信號(hào)源等領(lǐng)域。激光線寬是半導(dǎo)體激光器的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，它決定了半導(dǎo)體激光器的相位噪聲、相干長(zhǎng)度以及泵浦效率等技術(shù)性能。

在現(xiàn)有技術(shù)條件下，由于半導(dǎo)體激光器諧振腔的尺寸較小，而且品質(zhì)因子較低，半導(dǎo)體激光器的激光線寬通常在MHz量級(jí)；為了壓縮半導(dǎo)體激光器的激光線寬，現(xiàn)有技術(shù)中，通常采用外部反饋的方法來(lái)對(duì)半導(dǎo)體激光器的激光線寬進(jìn)行壓縮，但是，現(xiàn)有的用于實(shí)現(xiàn)外部反饋的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差，而且對(duì)激光線寬的壓縮程度有限（只能將激光線寬從MHz壓縮至kHz量級(jí)），如何進(jìn)一步壓縮半導(dǎo)體激光器的激光線寬是目前激光器線寬研究的難點(diǎn)。

理論和實(shí)驗(yàn)研究已經(jīng)證明，瑞利散射可以對(duì)光纖激光器的激光線寬進(jìn)行壓縮，但是，在實(shí)現(xiàn)激光線寬壓縮時(shí)，需要數(shù)百米長(zhǎng)度的光纖來(lái)提供累積的后向瑞利散射，另外，瑞利散射易受到外界振動(dòng)等因素的影響，因此產(chǎn)生瑞利散射信號(hào)的光纖越長(zhǎng)其穩(wěn)定性越低。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)背景技術(shù)中的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種基于在纖回音壁濾波器的超窄線寬半導(dǎo)體激光器，其創(chuàng)新在于：所述超窄線寬半導(dǎo)體激光器由半導(dǎo)體激光器和輸出光纖組成；所述輸出光纖中部設(shè)置有在纖型光學(xué)回音壁微腔結(jié)構(gòu)；所述半導(dǎo)體激光器的激光輸出部與輸出光纖的輸入端光路連接，輸出光纖的輸出端形成超窄線寬半導(dǎo)體激光器的輸出部；所述半導(dǎo)體激光器的諧振頻率與在纖型光學(xué)回音壁微腔結(jié)構(gòu)的諧振頻率相同。

在纖型光學(xué)回音壁微腔結(jié)構(gòu)是一種現(xiàn)有的光纖器件（其典型結(jié)構(gòu)和制作方法如201510230444.9號(hào)中國(guó)專利申請(qǐng)中記載的一種在纖型光學(xué)回音壁微腔結(jié)構(gòu)及其制作方法），其最突出的特點(diǎn)是，回音壁微腔集成在光纖上，器件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性很好；基于現(xiàn)有理論可知，當(dāng)入射光進(jìn)入回音壁微腔后，入射光會(huì)在回音壁微腔的諧振效應(yīng)作用下循環(huán)數(shù)十萬(wàn)次，這相當(dāng)于大幅延長(zhǎng)了入射光的有效光路，而在回音壁中的每一點(diǎn)，都會(huì)由于材料的非均勻性，存在產(chǎn)生后向瑞利散射的機(jī)率，于是發(fā)明人考慮將回音壁微腔與半導(dǎo)體激光器相結(jié)合，利用回音壁微腔能夠大幅延長(zhǎng)有效光路的特點(diǎn)，將回音壁微腔作為后向瑞利散射源，從而使回音壁微腔向半導(dǎo)體激光器提供穩(wěn)定的瑞利散光，對(duì)半導(dǎo)體激光器的激光線寬進(jìn)行壓縮，以解決現(xiàn)有技術(shù)中用大長(zhǎng)度光纖作后向瑞利散射源時(shí)裝置體積較大的問(wèn)題。

本發(fā)明的具體原理是：為了便于闡述，前述的“在纖型光學(xué)回音壁微腔結(jié)構(gòu)”后文簡(jiǎn)稱為“回音壁”，前述的輸出光纖上，連接半導(dǎo)體激光器和回音壁的區(qū)段記為輸入段，連接回音壁和輸出部的區(qū)段記為輸出段；半導(dǎo)體激光器輸出的激光束經(jīng)輸入段傳導(dǎo)后到達(dá)回音壁所在位置處，激光束中的一部分分量就會(huì)進(jìn)入回音壁內(nèi)并在回音壁內(nèi)循環(huán)，循環(huán)的過(guò)程中，就會(huì)不斷的激發(fā)出后向瑞利散射光，激光束中的另一部分分量經(jīng)輸出段傳導(dǎo)至輸出部形成激光器的輸出；前述的后向瑞利散射光中的一部分會(huì)傳導(dǎo)回輸入段中并反向傳輸回半導(dǎo)體激光器的諧振腔內(nèi)，后向瑞利散射光中的另一部分會(huì)在回音壁內(nèi)循環(huán)，循環(huán)的過(guò)程中，后向瑞利散射光就會(huì)在回音壁的諧振效應(yīng)作用下逐漸累積，當(dāng)后向瑞利散射光累積到一定程度時(shí)，就能向半導(dǎo)體激光器提供穩(wěn)定的后向瑞利散射光，從而對(duì)半導(dǎo)體激光器的激光線寬起到壓縮作用，使輸出部輸出超窄線寬的激光束；采用本發(fā)明后，不再需要數(shù)百米長(zhǎng)度的光纖來(lái)提供累積的后向瑞利散射，只需很短長(zhǎng)度的、帶回音壁的輸出光纖就能形成穩(wěn)定的后向瑞利散射源，大大縮小超窄線寬半導(dǎo)體激光器的體積。

優(yōu)選地，所述輸出光纖的輸入端外套接有一接頭，所述半導(dǎo)體激光器的激光輸出部與一連接光纖的一端連接，連接光纖的另一端插接在接頭上。采用此優(yōu)選方案后，半導(dǎo)體激光器和輸出光纖之間可通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接頭連接，能有效提高連接的方便性和器件的通用性。

本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：提供了一種超窄線寬的半導(dǎo)體激光器，該超窄線寬的半導(dǎo)體激光器不需要使用大長(zhǎng)度的光纖作為后向瑞利散射源，而是采用在纖型光學(xué)回音壁微腔結(jié)構(gòu)作為后向瑞利散射源，裝置的體積十分小巧。

附圖說(shuō)明

圖1、本發(fā)明的原理示意圖；

圖2、在纖型光學(xué)回音壁微腔結(jié)構(gòu)原理示意圖；

圖中各個(gè)標(biāo)記所對(duì)應(yīng)的名稱分別為：半導(dǎo)體激光器1、輸出光纖2、在纖型光學(xué)回音壁微腔結(jié)構(gòu)2-1、接頭3。

具體實(shí)施方式