[發明專利]一種新型外腔半導體激光器

在審

• 申請號: 201710999608.3
• 申請日: 2017-10-24
• 公開（公告）號: CN107634448A
• 公開（公告）日: 2018-01-26
• 發明（設計）人: 蔡志堅;周紅武
• 申請（專利權）人: 蘇州朝光光電有限公司
• 主分類號: H01S5/14
• 分類號: H01S5/14
• 代理公司: 蘇州睿昊知識產權代理事務所(普通合伙)32277
• 代理人: 伍見

技術領域

本發明涉及半導體激光器技術領域，特別涉及一種新型外腔半導體激光器。

背景技術

外腔半導體激光器是將外腔反饋技術應用到半導體激光器上，實現了窄線寬以及波長可連續調諧，外腔半導體激光器有諸多優點，如結構緊湊、效率高、壽命長且光譜特性優良，因此是光纖通信、光交換、光存儲、光陀螺、光頻標、計量檢測等領域必要的光源，另外，外腔半導體激光器在激光打印、激光測距、光雷達、醫學診斷、大氣環境污染監測等方面都有著廣泛的用途，目前,外腔半導體激光器已成為相干光通信、密集波分復用光纖傳輸系統以及寬帶綜合業務數字網中所需的關鍵部件。

目前外腔半導體激光器主要有littrow和littman兩種形式，其中，littrow形式的工作原理如下：半導體激光器管芯發出的激光經透鏡準直后，投射在閃耀光柵上，0級反射光直接出射，-1級衍射光束沿入射光方位原路返回，重新進入半導體激光器管芯內部形成參與激光腔內的模式競爭，轉動光柵可以實現波長的調諧；littman形式的工作原理如下：光柵固定不動，半導體激光器發出的激光經過透鏡準直后照射在光柵上，0級反射光直接出射，-1級衍射光被反射鏡反射回到光柵，經過光柵的第二次衍射作用后進入半導體激光器內部參與模式競爭，通過旋轉反射鏡可以選擇特定頻率的光進入半導體激光器達到選縱模作用。由于Littman形式外腔激光器的光學反饋是經過光柵兩次衍射提供的，因此其外腔反饋效率低，光柵需要有很高的衍射效率，因而0級輸出功率小，因此對功率有所要求的場所，littrow形式是較為常用的選擇。

而對于littrow形式外腔半導體激光器，準直光束指向性的穩定性對于波長鎖定是至關重要的，光束指向性取決于準直透鏡空間位置的穩定程度，以及光柵空間位置的穩定程度。由于半導體激光器快軸方向發光面尺寸極小D(um量級)，準直透鏡的焦距為F(mm量級)，對于準直透鏡而言，其空間位置的穩定性要小于D/2F；對于光柵，其空間位置穩定性小于D/4F；透鏡的焦距不能太小，焦距越小，準直效果越差，因此一般準直透鏡焦距在毫米量級，因此對于外腔激光器而言，無論是對準直透鏡還是對光柵，其空間位置的穩定性在um量級，這對外腔激光器的工業化應用是非常不利的。當光柵的空間位置有微小變動時，那么光柵的-1級衍射將不能反饋至半導體激光器的諧振腔中，這將直接導致外腔激光器波長鎖定失調。同樣，當準直鏡的空間位置發生變化，光柵的-1級衍射光也不能反饋至半導體激光器的諧振腔之中。

發明內容

本發明要解決的技術問題是如何提供確保光柵的-1級衍射光與入射光平行，大幅降低外腔半導體激光器對準直透鏡以及光柵穩定性要求的外腔半導體激光器。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種新型外腔半導體激光器，包括半導體激光器、激光準直裝置和直角棱鏡，所述直角棱鏡包括斜面和兩直角面，其中一直角面為光柵面，另一直角面為反射面，所述半導體激光器發出的激光經過所述激光準直裝置后準直，準直后的激光由所述斜面入射至所述直角棱鏡，并在所述光柵面發生衍射，產生的0級衍射光從所述直角棱鏡出射，產生的-1級衍射光由所述激光準直裝置進入所述半導體激光器的諧振腔。

作為本發明的進一步改進，當所述準直后的激光由所述斜面入射至所述光柵面上時，所述準直后的激光在所述光柵面上發生衍射，產生的0級衍射光經過所述反射面反射后從所述直角棱鏡出射，產生的-1級衍射光經過所述反射面反射后由所述激光準直裝置進入所述半導體激光器的諧振腔。

作為本發明的進一步改進，當所述準直后的激光由所述斜面入射至所述反射面上時，所述準直后的激光由所述反射面反射至所述光柵面，并在所述光柵面上發生衍射，產生的0級衍射光從所述直角棱鏡出射，產生的-1級衍射光由所述激光準直裝置進入所述半導體激光器的諧振腔。

作為本發明的進一步改進，當所述準直后的激光中的一部分由所述斜面入射至所述光柵面上，另一部分由所述斜面入射至所述反射面上時，其中，入射至所述光柵面上的激光在所述光柵面上發生衍射，產生的0級衍射光經過所述反射面反射后從所述直角棱鏡出射，產生的-1級衍射光經過所述反射面反射后由所述激光準直裝置進入所述半導體激光器的諧振腔；入射至所述反射面上的激光由所述反射面反射至所述光柵面，并在所述光柵面上發生衍射，產生的0級衍射光從所述直角棱鏡出射，產生的-1級衍射光由所述激光準直裝置進入所述半導體激光器的諧振腔。

作為本發明的進一步改進，所述光柵面鍍有金屬膜。

作為本發明的進一步改進，所述反射面鍍有高反膜。

作為本發明的進一步改進，所述斜面鍍有增透膜。