[發(fā)明專利]量子級(jí)聯(lián)激光器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710063310.1
• 申請(qǐng)日: 2017-01-26
• 公開（公告）號(hào): CN106848839A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙越;張錦川;賈志偉;周予虹;劉峰奇;劉俊岐;王占國(guó)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所
• 主分類號(hào): H01S5/34
• 分類號(hào): H01S5/34;H01S5/40
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司11021
• 代理人: 曹玲柱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種量子級(jí)聯(lián)激光器。

背景技術(shù)

量子級(jí)聯(lián)激光器是根據(jù)量子力學(xué)能級(jí)理論(如雙聲子共振、束縛到連續(xù)等)設(shè)計(jì)的半導(dǎo)體激光器，電子是從子帶到子帶躍遷發(fā)光。與傳統(tǒng)的半導(dǎo)體激光器不同，量子級(jí)聯(lián)激光器的有源區(qū)是由一系列周期性變化的薄膜構(gòu)成的阱壘對(duì)構(gòu)成，這些周期性變化薄膜阱壘對(duì)的厚度決定量子級(jí)聯(lián)激光器的激射波長(zhǎng)，量子級(jí)聯(lián)激光器的激射波長(zhǎng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了從中紅外(MIR)到太赫茲(THZ)波段的寬的波長(zhǎng)覆蓋。自1994年誕生以來(lái)，由于其高可靠性、小體積以及高轉(zhuǎn)化效率，量子級(jí)聯(lián)激光器在氣體探測(cè)，自由空間光通信、軍事制導(dǎo)和生命醫(yī)療等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用意義。在紅外對(duì)抗領(lǐng)域，目前所用的紅外導(dǎo)引頭探測(cè)的波長(zhǎng)大多數(shù)3～5μm，量子級(jí)聯(lián)激光器的波長(zhǎng)可以完全覆蓋紅外導(dǎo)引頭的探測(cè)器。定向紅外干擾對(duì)紅外引導(dǎo)頭的干擾、致眩以及毀壞取決于照射到引導(dǎo)頭上的激光功率。目前來(lái)說(shuō)量子級(jí)聯(lián)激光器的單管輸出功率有限，為突破單管量子級(jí)聯(lián)激光器的輸出光功率極限，在實(shí)際應(yīng)用中有必要采用光束合成技術(shù)提高輸出功率。國(guó)際上已經(jīng)有采用合束方法包括相干合束和非相干合束兩種。相干合束的光束質(zhì)量好，如邁克爾遜腔合束[Bloom，Guillaume，et al.Optics letters 35.11(2010)：1917-1919.]、達(dá)曼光柵合束[Bloom，Guillaume，et al.Optics letters 36.19(2011)：3810-3812.]，但是效率很低，不能提高光功率。非相干合束主要使用量子級(jí)聯(lián)激光器Bar條的外腔光譜合束[Lee，Benjamin G.，et al.OpticsExpress 17.18(2009)：16216-16224.]，這種方法可以保證合束后的光束質(zhì)量和單管器件相同，但是不能解決Bar條本身的熱效應(yīng)，畢竟量子及級(jí)聯(lián)激光器不同于普通的半導(dǎo)體激光器，它的電光轉(zhuǎn)化效率只有～10％，熱效應(yīng)非常顯著。如果能借鑒普通半導(dǎo)體激光器中單管器件空間合束的方法，首先解決量子級(jí)聯(lián)激光器的散熱問(wèn)題，然后在利用外腔光譜合束的形式保證光束質(zhì)量，從而提供一種切實(shí)可行的高效量子級(jí)聯(lián)激光器合束方法。利用空間合束結(jié)合光柵外腔合束的方法可以使量子級(jí)聯(lián)激光器合束效率在70-80％之間，而且能保證輸出的光是同軸的，這在紅外對(duì)抗方面會(huì)有重要的應(yīng)用價(jià)值。此種方法類似于單色儀分光的逆過(guò)程，多個(gè)量子級(jí)聯(lián)激光器管芯空間合束后，以不同的入射角入射到衍射光柵上，經(jīng)過(guò)輸出鏡的反饋以相同的衍射角輸出，根據(jù)光路可逆原理光柵衍射的光會(huì)二次對(duì)激光芯片進(jìn)行調(diào)制，形成具有一定波長(zhǎng)間隔的、方向相同的復(fù)色紅外光。此種方法的好處是能夠保持單個(gè)管芯的光束質(zhì)量，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)較高的功率輸出。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有量子級(jí)聯(lián)激光器的單管輸出功率有限的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種量子級(jí)聯(lián)激光器。

本發(fā)明實(shí)施例量子級(jí)聯(lián)激光器包括：階梯熱沉，其壁面上開有若干個(gè)階梯平面；單管量子級(jí)聯(lián)激光器，固定安裝在所述階梯熱沉的階梯平面上；非球面透鏡，固定安裝在所述階梯熱沉的階梯平面上，位于單管量子級(jí)聯(lián)激光器的前端；以及反射鏡，其固定安裝在所述階梯熱沉的階梯平面上，位于非球面透鏡的前端。

優(yōu)選地，本發(fā)明實(shí)施例量子級(jí)聯(lián)激光器還包括：外腔體，其與所述量子級(jí)聯(lián)激光器機(jī)體上的腔體連接口相互固定安裝；外腔鏡，其安裝在所述外腔體的內(nèi)部，與所述外腔體內(nèi)壁面的前端相互固定。

優(yōu)選地，本發(fā)明實(shí)施例量子級(jí)聯(lián)激光器中，外腔鏡為具有反射率的平行平板；所述平行平板的反射率值在30％到50％之間。

優(yōu)選地，本發(fā)明實(shí)施例量子級(jí)聯(lián)激光器還包括：半波片，安裝在外腔體的內(nèi)部，與所述外腔體內(nèi)壁面的后端相互固定；衍射光柵，安裝在外腔體的內(nèi)部，其與外腔體的內(nèi)壁面相互固定，其位于所述半波片與外腔鏡之間。

優(yōu)選地，本發(fā)明實(shí)施例量子級(jí)聯(lián)激光器中，所述衍射光柵為閃耀光柵。

優(yōu)選地，本發(fā)明實(shí)施例量子級(jí)聯(lián)激光器在工作過(guò)程中：

單管量子級(jí)聯(lián)激光器發(fā)出的光束，經(jīng)過(guò)非球面透鏡的準(zhǔn)直，入射到反射鏡后從腔體連接口射出，反射鏡射出的光束，形成平行等距的組合光束；

從腔體連接口射出的組合光束，入射到外腔體中的半波片，所述半波片使其偏振方向旋轉(zhuǎn)90度后射出；波長(zhǎng)相同的組合光束以相近的角度入射到衍射光柵，從衍射光柵射出的組合光束，入射到外腔鏡，部分組合光束穿過(guò)外腔鏡后射出，另一部分光束被外腔鏡反饋；

被外腔鏡反饋的部分反饋光束，經(jīng)過(guò)衍射光柵、半波片、反射鏡與非球面透鏡，原路返回到各自的單管量子級(jí)聯(lián)激光器的腔體內(nèi)；