[發(fā)明專利]一種布拉格光柵外腔半導體激光器模塊合束裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011415356.3
• 申請日: 2020-12-04
• 公開（公告）號: CN112531462B
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發(fā)明（設計）人: 孫舒娟;俞浩;王俊;虞天成
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州長光華芯光電技術股份有限公司;蘇州長光華芯半導體激光創(chuàng)新研究院有限公司
• 主分類號: H01S5/40
• 分類號: H01S5/40;H01S5/14
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11250
• 代理人: 項凱

本發(fā)明涉及一種布拉格光柵外腔半導體激光器模塊合束裝置，包括至少一個發(fā)光模塊，發(fā)光模塊包括至少兩個發(fā)光單元；至少一個傳導光纖，設置在發(fā)光模塊的輸出光路上；一個布拉格光柵設在傳導光纖的輸出光路上，布拉格光柵和發(fā)光模塊的輸出端構(gòu)成外腔，經(jīng)傳導光纖輸出的激光垂直入射至布拉格光柵的入射端面，部分透射作為輸出光輸出，部分反射作為反饋光沿原路返回至發(fā)光模塊內(nèi)實現(xiàn)波長鎖定。使用一個布拉格光柵和多個發(fā)光模塊構(gòu)成外腔，降低合束裝置的成本。布拉格光柵僅將部分垂直于入射端面的光束反饋，提高輸出光功率，通過限定傳導光纖的芯徑與傳導光纖和布拉格光柵之間的距離，確保布拉格光柵反饋的光強，實現(xiàn)更好的鎖定效果。

技術領域

本發(fā)明涉及激光器技術領域，具體涉及一種布拉格光柵外腔半導體激光器模塊合束裝置。

背景技術

大功率激光器芯片常被用作固體激光器(如薄片，傳導光纖和板條激光器)的泵浦源，因此其效率、激光發(fā)射的空間和光譜特性決定了固體激光器的性能。大功率激光器芯片也被直接用材料加工(如表面處理，焊接，增材制造，切割)等工業(yè)領域，并且顯示了替代固體和傳導光纖激光器的潛力。輸出功率和亮度的增加是直接大功率激光器芯片應用范圍擴大的主要驅(qū)動力。通常通過合束技術獲得高功率、高亮度的激光輸出。

激光合束技術是獲得高亮度、高功率半導體激光輸出的有效方法之一。光譜合束是通過外腔反饋，將不同激光器芯片波長鎖定在一定波長，利用色散元件將不同波長光束合成一束，但是外腔光譜合束由于存在串擾問題，將導致光束質(zhì)量的惡化，另外多個激光器芯片在同一外腔中，需嚴格控制各激光器芯片的指向性一致以保證能夠全部起振，否則部分激光器芯片部分鎖定也將導致光束質(zhì)量和效率下降。

近年來，采用布拉格光柵(VBG光柵)的反饋方式來實現(xiàn)高功率激光器芯片的波長鎖定和光譜線寬的窄化，以增強對環(huán)境的適應性，擴大其應用范圍。

現(xiàn)有技術中VBG光柵外腔激光器模塊合束裝置，發(fā)光模塊有單管合束模塊和陣列。如中國專利申請?zhí)朇N110323672A公開了一種布拉格光柵外腔激光器模塊合束裝置，包括至少一個發(fā)光模塊，其中任一發(fā)光模塊包括多個呈臺階布置的激光器單管芯片，每個激光器單管芯片的輸出光路上設有快軸準直透鏡和慢軸準直透鏡，慢軸準直透鏡的輸出光路上設有反射鏡，多個激光器單管芯片發(fā)出的激光經(jīng)反射鏡反射后入射至一個VBG光柵上，VBG光柵為半反射半透射光柵，部分反射光束回到激光器單管芯片內(nèi)部實現(xiàn)波長鎖定，部分光柵透射作為輸出光束。也就是說上述結(jié)構(gòu)中的單管合束模塊需要對應一個VBG光柵進行合束，多個發(fā)光模塊就必須得設計多個VBG光柵，這樣就導致泵源中的VBG數(shù)量較多，不僅增加了成本，而且增加了調(diào)節(jié)難度，需要對每一個VBG光柵分別進行溫度控制調(diào)節(jié)，當不能同時精確控制每一個VBG光柵的溫度時，將會導致不同模塊或線陣被鎖定在不同的中心波長，使得最終合束輸出光束的光譜展寬，鎖定效果不好。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明所要解決的技術問題在于現(xiàn)有的半導體激光器模塊合束裝置中每個發(fā)光模塊需對應采用一個布拉格光柵進行波長鎖定，增加了布拉格光柵的數(shù)量，造成合束裝置的成本增加，而且調(diào)節(jié)難度較高，鎖定效果不好的技術問題，從而提供一種成本較低，鎖定效果較好的合束裝置。

本發(fā)明的目的在于提供一種布拉格光柵外腔半導體激光器模塊合束裝置，包括：

至少一個發(fā)光模塊，所述發(fā)光模塊包括至少兩個并排間隔設置的用于發(fā)射激光的發(fā)光單元；

至少一個傳導光纖，設在所述發(fā)光模塊的輸出光路上，用于將所述發(fā)光模塊發(fā)射的激光進行耦合并傳導輸出；

一個布拉格光柵，設在所述傳導光纖的輸出光路上，所述布拉格光柵和所述發(fā)光模塊的輸出端構(gòu)成外腔，經(jīng)所述傳導光纖輸出的激光垂直入射至布拉格光柵的入射端面，部分透射經(jīng)過所述布拉格光柵進行輸出，部分反射作為反饋光沿原路返回至發(fā)光模塊內(nèi)實現(xiàn)波長鎖定；

其中傳導光纖的芯徑R與傳導光纖的輸出端面和布拉格光柵的入射端面之間的距離L之間滿足關系式：