[發(fā)明專利]一種多波長(zhǎng)半導(dǎo)體激光器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910339969.4
• 申請(qǐng)日: 2019-04-25
• 公開（公告）號(hào): CN110061422A
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王璞;侯玉斌;張倩;齊恕賢
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H01S5/12
• 分類號(hào): H01S5/12;H01S5/125;H01S5/14;H01S5/10
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

本發(fā)明公開了一種多波長(zhǎng)半導(dǎo)體激光器，屬于激光技術(shù)與非線性光學(xué)領(lǐng)域。本發(fā)明主要包括泵浦電源、半導(dǎo)體激光器、多波長(zhǎng)透射式光纖光柵、光隔離器。本發(fā)明利用多波長(zhǎng)透射式光纖布拉格光柵對(duì)商用化的半導(dǎo)體激光器進(jìn)行濾波和反饋，實(shí)現(xiàn)了多波長(zhǎng)，高穩(wěn)定性的半導(dǎo)體激光輸出。相對(duì)于傳統(tǒng)的多波長(zhǎng)半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)，如F?P型諧振腔和光纖環(huán)行諧振腔，該設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、穩(wěn)定性好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明公開了一種多波長(zhǎng)半導(dǎo)體激光器，屬于激光技術(shù)與非線性光學(xué)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

多波長(zhǎng)半導(dǎo)體激光器是最近幾年得到國(guó)內(nèi)外廣泛研究的一種新型多波長(zhǎng)光源。這種光源在常溫下可以得到穩(wěn)定的多波長(zhǎng)輸出，并具有線寬窄、帶寬范圍大、性能穩(wěn)定易于控制等優(yōu)點(diǎn)，使得多波長(zhǎng)半導(dǎo)體激光器在DWDM系統(tǒng)、全光網(wǎng)絡(luò)及系統(tǒng)、激光雷達(dá)系統(tǒng)以及傳感器等領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。

要利用單個(gè)LD實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的多模輸出，就必須構(gòu)成外腔或混合腔激光器，在腔中加入波長(zhǎng)選擇元件，精確平衡每個(gè)波長(zhǎng)的損耗，從而實(shí)現(xiàn)多波長(zhǎng)輸出。從實(shí)用性出發(fā)，可歸納出以下3種諧振腔設(shè)計(jì)：F-P型諧振腔、光纖環(huán)行諧振腔和光柵外腔結(jié)構(gòu)。第一種方法FP結(jié)構(gòu)是將LD一端增透，與發(fā)射鏡M，一起構(gòu)成外腔激光器，由于半導(dǎo)體增益介質(zhì)的均勻加寬特性，在其中可形成多縱模振蕩，這是產(chǎn)生穩(wěn)定的多波長(zhǎng)輸出的前提；第二種方法利用光纖環(huán)代替兩個(gè)反射鏡，與SOA共同構(gòu)成外腔激光器，同樣可產(chǎn)生多縱模振蕩；第三種腔的特點(diǎn)是利用光纖光柵既作外腔反饋又同時(shí)作波長(zhǎng)選擇元件，直接實(shí)現(xiàn)多波長(zhǎng)輸出。

發(fā)明內(nèi)容

對(duì)于采用F-P腔結(jié)構(gòu)進(jìn)行選模，其方法是最簡(jiǎn)單的，但在實(shí)際應(yīng)用中還需要在其中加入波長(zhǎng)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(dǎo)致多波長(zhǎng)輸出不穩(wěn)定；環(huán)形腔替代反射鏡的結(jié)構(gòu)對(duì)于SOA與光纖的耦合要求較高，否則耦合損耗會(huì)很大，同時(shí)對(duì)SOA端面的增透性的要求也很高。本發(fā)明采用一種基于多波長(zhǎng)光纖布拉格光柵既作外腔反饋又同時(shí)作波長(zhǎng)選擇元件，實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體激光器的多波長(zhǎng)、高穩(wěn)定性、高效率、結(jié)構(gòu)緊湊的激光輸出。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種基于多波長(zhǎng)光纖布拉格光柵的半導(dǎo)體激光器，該激光器的激光諧振腔為線性結(jié)構(gòu)；

整個(gè)線性結(jié)構(gòu)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(dǎo)體激光器的內(nèi)腔，諧振腔Ⅱ?yàn)榘雽?dǎo)體激光器的外腔；諧振腔Ⅰ由線性諧振腔組成；諧振腔Ⅱ?yàn)橐粋€(gè)由多波長(zhǎng)輸出的光纖布拉格光柵和諧振腔Ⅰ組成的復(fù)合腔；在諧振腔Ⅰ與諧振腔Ⅱ之間直接由無(wú)源光纖8連接。

諧振腔Ⅱ由多波長(zhǎng)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(wú)源傳輸光纖8；泵浦電源激發(fā)半導(dǎo)體激光器1，即在諧振腔I中產(chǎn)生寬光譜激光輸出，通過(guò)無(wú)源傳輸光纖進(jìn)入諧振腔II中，由于諧振II具有濾波的作用，通過(guò)諧振腔Ⅱ?yàn)V波后的光再反饋回諧振腔I，經(jīng)過(guò)諧振腔II的振蕩，對(duì)激光進(jìn)行反饋、噪聲抑制和穩(wěn)頻，最終實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的多波長(zhǎng)激光輸出。

泵浦電流首先射入諧振腔I的半導(dǎo)體材料中，產(chǎn)生寬光譜的激光，寬光譜激光再進(jìn)入諧振腔II中，通過(guò)諧振腔Ⅱ的濾波作用輸出目標(biāo)光，將目標(biāo)光濾出后的其它部分光反饋回諧振腔Ⅰ中再進(jìn)行振蕩，在諧振腔I中對(duì)激光進(jìn)反饋和噪聲抑制，最終在諧振腔中實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的多波長(zhǎng)半導(dǎo)體激光輸出。

諧振腔Ⅰ為多波長(zhǎng)光柵或反射鏡結(jié)構(gòu)；多波長(zhǎng)光纖布拉格光柵2和半導(dǎo)體激光器內(nèi)腔構(gòu)成諧振腔II。

諧振腔Ⅰ為反射鏡結(jié)構(gòu)時(shí)，半導(dǎo)體激光器1通過(guò)無(wú)源光纖8與多波長(zhǎng)光纖布拉格光柵2及光纖隔離器6連接；通過(guò)無(wú)源傳輸光纖8對(duì)激光進(jìn)行傳輸，然后經(jīng)過(guò)光纖隔離器6進(jìn)行輸出并隔離反射光。

諧振腔Ⅰ為多波長(zhǎng)光柵時(shí)，半導(dǎo)體激光器1通過(guò)反射鏡3對(duì)激光進(jìn)行傳輸。

泵浦源為連續(xù)型電源；激光諧振腔I是半導(dǎo)體激光器，諧振腔II為多波長(zhǎng)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(xù)型電源。