[發明專利]一種用于高精度陀螺的974nm半導體激光器

在審

• 申請號: 202010893595.3
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN111987584A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 陳健;廖柯;熊文濤;劉尚軍;羅慶春;張建春;黃茂
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十四研究所
• 主分類號: H01S5/022
• 分類號: H01S5/022;H01S5/024;H01S5/22;G01C19/72
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務所 50215
• 代理人: 王海軍

本發明屬于光電器件領域，具體涉及一種用于高精度陀螺的974nm半導體激光器，包括：半導體激光器芯片、第一熱沉、第二熱沉、半導體制冷器以及布拉格雙光柵光纖；所述半導體激光器芯片的管芯設置在第一熱沉上，所述第二熱沉設置在第一熱沉下部，半導體制冷器固定在第二熱沉的底部；布拉格雙光柵光纖固定在第二熱沉的頂部平面，且與半導體激光器芯片連接，采用Ω支架固定布拉格雙光柵光纖；將激光器芯片組件固定在封裝管殼內部；本發明實現了全溫范圍內的鎖模，全溫范圍內的功率變化率小于2％，波長變化率小于0.008nm/℃，能夠極好的滿足高精度光纖陀螺對半導體激光器模塊的應用要求。

技術領域

本發明屬于光電器件領域，具體涉及一種用于高精度陀螺的974nm半導體激光器。

背景技術

光纖陀螺可按零偏穩定性和標度因數穩定性分為四個不同的級別，分別為速率級、戰術級、慣性級以及精密級；其中，速率級和戰術級為中低精度光纖陀螺；慣性級和精密級為高精度光纖陀螺。目前中低精度光纖陀螺采用超輻射發光二極管(SLD)作為光源；而SLD管芯的平均波長溫漂典型值為400ppm/℃，如果將SLD應用于高精度光纖陀螺，則需要將SLD管芯控溫到0.0025℃級別的精度，才能實現0.1～1ppm的標度因數穩定性，目前控溫水平達不到該要求，因此SLD不能應用于高精度光纖陀螺。

摻鉺超熒光光纖光源(Erbium-doped superfluorescent fiber source,EDSFS)是一種基于摻鉺增益光纖放大的自發輻射的寬譜光源，其輸出的平均波長具有高穩定性、寬光譜以及高輸出功率等特性；因此摻鉺超熒光光纖光源在光纖陀螺、光纖傳感器、通訊WDM系統及DWDM系統、光譜測量、低相干光學成像等很多領域得到了廣泛的應用。在干涉式光纖陀螺中，EDSFS相比于超輻射發光二極管(SLD)光源，其高輸出功率可以進一步提高陀螺系統的信噪比；而寬光譜和小的光譜紋波特性可以更大程度地降低瑞利散射、偏振交叉耦合和克爾效應等引起的相干誤差；高平均波長溫度穩定性可以保證光纖陀螺標度因子的線性度和穩定性，使光纖陀螺的靈敏度和精度進一步提高。目前EDSFS的核心器件是974nm泵浦半導體激光器，EDSFS的摻鉺光纖吸收974nm的泵浦光從而處于粒子數反轉狀態，發出1550nm的熒光并對熒光進行放大，從而輸出1550nm的超熒光。

但是摻鉺光纖在974nm附近的吸收帶寬很窄，需要974nm泵浦激光器在寬工作范圍內的波長趨于穩定的狀態；而未經鎖定的974nm FP泵浦激光器中心波長漂移約0.3nm/℃、0.015nm/mA，不能滿足EDSFS對974nm泵浦激光器的高要求。

發明內容

為解決以上現有技術的問題，本發明提出了一種用于高精度陀螺的974nm半導體激光器，包括：激光器芯片組件1和封裝管殼2；激光器芯片組件1固定在封裝管殼2內部，采用平行縫焊工藝對激光器芯片組件進行氣密性封裝；

所述激光器芯片組件1包括：半導體激光器芯片11、第一熱沉12、第二熱沉16、半導體制冷器13以及布拉格雙光柵光纖14；所述半導體激光器芯片11的管芯設置在第一熱沉12上，所述第二熱沉16設置在第一熱沉12下部，半導體制冷器13固定在第二熱沉16的底部；布拉格雙光柵光纖14固定在第二熱沉16的頂部平面，且與半導體激光器芯片11連接，采用Ω支架15固定布拉格雙光柵光纖14。

優選的，第一熱沉12為氮化鋁熱沉，第二熱沉16為金屬熱沉。

優選的，激光器芯片組件1的各個器件采用金屬合金焊料焊接。

優選的，半導體激光器芯片11采用正梯形脊波導芯片結構，芯片上設置有脊型電極注入條；芯片設置有外延結構，該外延結構為非對稱寬波導結構。

進一步的，外延結構形成方式包括采用大面積均勻性好的金屬有機化學氣相淀積(MOCVD)進行外延材料生長。