[發明專利]一種多波長半導體激光器

在審

• 申請號: 201810393152.0
• 申請日: 2018-04-27
• 公開（公告）號: CN108565674A
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發明（設計）人: 王璞;侯玉斌;張倩;齊恕賢
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: H01S5/12
• 分類號: H01S5/12;H01S5/125;H01S5/14;H01S5/10
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

本發明公開了一種多波長半導體激光器，屬于激光技術與非線性光學領域。本發明主要包括泵浦電源、半導體激光器、多波長透射式光纖光柵、光隔離器。本發明利用多波長透射式光纖布拉格光柵對商用化的半導體激光器進行濾波和反饋，實現了多波長，高穩定性的半導體激光輸出。相對于傳統的多波長半導體激光器結構，如F?P型諧振腔和光纖環行諧振腔，該設計結構簡單、緊湊、穩定性好。

技術領域

本發明公開了一種多波長半導體激光器，屬于激光技術與非線性光學領域。

背景技術

多波長半導體激光器是最近幾年得到國內外廣泛研究的一種新型多波長光源。這種光源在常溫下可以得到穩定的多波長輸出，并具有線寬窄、帶寬范圍大、性能穩定易于控制等優點，使得多波長半導體激光器在DWDM系統、全光網絡及系統、激光雷達系統以及傳感器等領域中得到廣泛的應用。

要利用單個LD實現穩定的多模輸出，就必須構成外腔或混合腔激光器，在腔中加入波長選擇元件，精確平衡每個波長的損耗，從而實現多波長輸出。從實用性出發，可歸納出以下3種諧振腔設計：F-P型諧振腔、光纖環行諧振腔和光柵外腔結構。第一種方法FP結構是將LD一端增透，與發射鏡M，一起構成外腔激光器，由于半導體增益介質的均勻加寬特性，在其中可形成多縱模振蕩，這是產生穩定的多波長輸出的前提；第二種方法利用光纖環代替兩個反射鏡，與SOA共同構成外腔激光器，同樣可產生多縱模振蕩；第三種腔的特點是利用光纖光柵既作外腔反饋又同時作波長選擇元件，直接實現多波長輸出。

發明內容

對于采用F-P腔結構進行選模，其方法是最簡單的，但在實際應用中還需要在其中加入波長選擇元件，如濾波器，光柵等，因此分離元件較多，光路難于控制，導致多波長輸出不穩定；環形腔替代反射鏡的結構對于SOA與光纖的耦合要求較高，否則耦合損耗會很大，同時對SOA端面的增透性的要求也很高。本發明采用一種基于多波長光纖布拉格光柵既作外腔反饋又同時作波長選擇元件，實現半導體激光器的多波長、高穩定性、高效率、結構緊湊的激光輸出。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為一種基于多波長光纖布拉格光柵的半導體激光器，該激光器的激光諧振腔為線性結構；

整個線性結構的諧振腔分為諧振腔Ⅰ和諧振腔Ⅱ兩部分，其中諧振腔Ⅰ為半導體激光器的內腔，諧振腔Ⅱ為半導體激光器的外腔；諧振腔Ⅰ由線性諧振腔組成；諧振腔Ⅱ為一個由多波長輸出的光纖布拉格光柵和諧振腔Ⅰ組成的復合腔；在諧振腔Ⅰ與諧振腔Ⅱ之間直接由無源光纖8連接。

諧振腔Ⅱ由多波長光纖布拉格光柵2組成，具有濾波作用；在諧振腔Ⅰ與諧振腔Ⅱ之間布置有無源傳輸光纖8；泵浦電源激發半導體激光器1，即在諧振腔I中產生寬光譜激光輸出，通過無源傳輸光纖進入諧振腔II中，由于諧振II具有濾波的作用，通過諧振腔Ⅱ濾波后的光再反饋回諧振腔I，經過諧振腔II的振蕩，對激光進行反饋、噪聲抑制和穩頻，最終實現穩定的多波長激光輸出。

泵浦電流首先射入諧振腔I的半導體材料中，產生寬光譜的激光，寬光譜激光再進入諧振腔II中，通過諧振腔Ⅱ的濾波作用輸出目標光，將目標光濾出后的其它部分光反饋回諧振腔Ⅰ中再進行振蕩，在諧振腔I中對激光進反饋和噪聲抑制，最終在諧振腔中實現穩定的多波長半導體激光輸出。

諧振腔Ⅰ為多波長光柵或反射鏡結構；多波長光纖布拉格光柵2和半導體激光器內腔構成諧振腔II。

諧振腔Ⅰ為反射鏡結構時，半導體激光器1通過無源光纖8與多波長光纖布拉格光柵2及光纖隔離器6連接；通過無源傳輸光纖8對激光進行傳輸，然后經過光纖隔離器6進行輸出并隔離反射光。

諧振腔Ⅰ為多波長光柵時，半導體激光器1通過反射鏡3對激光進行傳輸。

泵浦源為連續型電源；激光諧振腔I是半導體激光器，諧振腔II為多波長透射型光纖布拉格光柵。

光纖隔離器6為激光輸出裝置。

所述泵浦電源是連續型電源。