[發明專利]基于超表面窄帶反射鏡的窄線寬外腔激光器

有效

• 申請號: 201810837254.7
• 申請日: 2018-07-26
• 公開（公告）號: CN109088307B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發明（設計）人: 夏金松;朱良秋;曾成;袁帥
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H01S5/14
• 分類號: H01S5/14
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智;曹葆青

本發明公開了一種基于超表面窄帶反射鏡的窄線寬外腔激光器，屬于激光器領域，包括增益物質、準直組件和超表面窄帶反射鏡，其中，超表面窄帶反射鏡的表面為亞波長周期性結構的超表面，該超表面僅對目標波長進行反射、對非目標波長進行透射，減小諧振的帶寬，實現窄帶濾波；由增益物質發射的信號光經過準直組件變為平行光垂直入射至超表面上；由超表面和增益物質的另一端外側增反膜構成僅對目標波長光諧振放大的諧振腔，選擇激光波長的同時對其不斷震蕩放大，最終形成激射，激射光透過超表面輸出。本發明的外腔激光器具有波長穩定性好、邊模抑制比高、線寬窄、調節容差大、制作工藝簡單的優點。

技術領域

本發明屬于激光器技術領域，更具體地，涉及一種基于超表面窄帶反射鏡的窄線寬外腔激光器。

背景技術

自1962年第一臺半導體激光器問世以來，在這半個世紀中，半導體激光器產業迅速發展，隨著輸出功率和光束質量的不斷提高，半導體激光器被廣泛的應用在諸多領域之中。如激光打標、光譜研究、放大器、密集波分復用技術、固體激光器泵浦源等。此外，半導體激光器還被廣泛的應用在生活領域如指示器、條形碼掃描器、打印機等。

半導體激光器具有許多獨特的優勢，如體積小，光電轉換效率高，驅動功耗低，覆蓋范圍廣等。但是也存在著一些嚴重的不足，如線寬較寬，雖然有些半導體激光器可以達到10MHz左右，但遠達不到許多系統要求的理想單模窄線寬(亞kHz)的要求。外腔半導體激光器克服了普通半導體激光器線寬較寬、頻率穩定性差的缺點。且它效率高、壽命長、頻率穩定，可以廣泛應用于光波器件測量、計量檢測、水質檢測、高分辨率光譜分析等領域。目前常用的外腔半導體激光器一般利用光柵結合，主要有光纖光柵、閃耀光柵、體布拉格光柵等，設計原理上類似，通過在外腔中插入分光元件，利用分光元件與腔外反饋機制來實現激光波長的調諧。光柵器件本身對于溫度以及應變比較敏感，這也導致由光柵制作而成的光柵外腔半導體激光器易受外界環境影響而導致外腔系統的不穩定，進而影響輸出激光的穩定性。另外基于光柵結構的半導體激光器需要復雜的沉積再生長以及高精度的光刻工藝，整體制作工藝較為繁雜。

因此，解決傳統的窄線寬外腔激光器裝配工藝復雜、工藝容差低、對環境波動敏感等缺陷，成為本領域的技術難題。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種基于超表面窄帶反射鏡的窄線寬外腔激光器，其目的在于，通過超表面窄帶反射鏡對目標波長進行反射、對非目標波長進行透射，減小諧振的帶寬，實現窄帶濾波；由增益物質和超表面窄帶反射鏡構成諧振腔，由此解決外腔激光器線寬較寬、結構復雜、對環境波動敏感、穩定性差等技術問題。

為實現上述目的，本發明提供了以下技術方案：

基于超表面窄帶反射鏡的窄線寬外腔激光器，其特征在于，包括增益物質、準直組件和超表面窄帶反射鏡，其中，

所述增益物質的一端為光出射端，用于射出信號光，該信號光經過所述準直組件準直后變為平行光垂直入射至所述超表面窄帶反射鏡的表面上；所述超表面窄帶反射鏡的表面為亞波長周期性結構的超表面；所述超表面對非目標波長進行透射和輸出，對目標波長進行反射；該反射的目標波長經過所述準直組件、所述增益物質的一端入射至所述增益物質的另一端外側；所述增益物質的另一端外側鍍有增反膜，用于作為反射鏡，將入射光再次反射，經過所述準直組件入射至所述超表面上；以此方式，由所述增益物質的另一端外側增反膜和所述超表面窄帶反射鏡構成諧振腔，結合所述增益物質對目標波長的光反復進行諧振放大，最終形成激射，激射光透過所述超表面輸出。