[發(fā)明專利]基于衍射光柵列陣的窄線寬外腔半導體激光線陣

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011601590.5
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112600068A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發(fā)明（設計）人: 楊明來
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江長芯光電科技有限公司
• 主分類號: H01S5/026
• 分類號: H01S5/026;H01S5/00
• 代理公司: 杭州潤淶知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(特殊普通合伙) 33358
• 代理人: 黎慧華

本發(fā)明公開了基于衍射光柵列陣的窄線寬外腔半導體激光線陣，包括半導體激光線陣，所述半導體激光線陣由增益波導、快軸準直鏡和波導光柵組成，沿半導體激光線陣激光輸出方向依次設有小透鏡、半波片、大透鏡、衍射光柵列陣，小透鏡距離半導體激光線陣的距離為小透鏡的焦距f₁，小透鏡和大透鏡共焦點放置組成倒置望遠系統(tǒng)，大透鏡距離衍射光柵列陣為大透鏡的焦距f₂，半波片位于小透鏡與大透鏡焦點處，衍射光柵列陣由不同旋轉(zhuǎn)角度的衍射光柵單元膠合而成，每個衍射光柵單元均為利特羅結(jié)構(gòu)放置，本發(fā)明減小整體光譜線寬，同時簡化光路結(jié)構(gòu)，提高器件穩(wěn)定性。

技術領域

本發(fā)明涉及基于衍射光柵列陣的窄線寬外腔半導體激光線陣。

背景技術

激光線陣條與熱沉鍵合的制作過程存在內(nèi)在熱應力，使線陣條中各個發(fā)光單元不在一條直線上，發(fā)生彎曲。利用整個衍射光柵外腔反饋進行光譜壓縮時，如圖1所示，光軸(z軸)上發(fā)光單元a與離軸發(fā)光單元b不同角度入射到光柵上，衍射光柵為利特羅結(jié)構(gòu)時，導致由原路返回的反饋光中心波長不同，這樣軸上和離軸發(fā)光單元輸出的光譜中心波長不同，而半導體激光線陣整體光譜是每個發(fā)光單元光譜的疊加，故整體譜線加寬。通常1μm的彎曲引起40GHz的光譜展寬[Appl.Opt.44(15)，3101(2005)]。

CN1960093A方案中光柵外腔采用利特曼結(jié)構(gòu)，光柵的一階衍射光入射到反饋鏡上，經(jīng)反饋鏡反射后光束再入射到光柵上，其一階衍射光沿原路返回激光二極管列陣各個發(fā)光單元，從而振蕩、放大。光柵的零階衍射光作為激光輸出。方案中反饋鏡由多塊反射鏡組成，通過調(diào)節(jié)反饋鏡角度來減小半導體激光線陣條彎曲引起的線寬變窄。此方案的缺點是，由于采用光柵利特曼結(jié)構(gòu)，光線經(jīng)反饋鏡反射再次入射到光柵時，其一階衍射光反饋回激光器，而零階衍射光損失掉了，故輸出功率較低。另外，由于反饋鏡的引入，光學元件增多，故光路調(diào)節(jié)復雜，調(diào)節(jié)較難。專利號2007200944437的衍射光柵列陣外腔半導體激光線陣存在衍射光柵列陣外腔半導體激光線陣結(jié)構(gòu)復雜、光路元件多，以及線陣光譜展寬的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術中的不足，提供基于衍射光柵列陣的窄線寬外腔半導體激光線陣。

為了達到上述目的，本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

基于衍射光柵列陣的窄線寬外腔半導體激光線陣，包括半導體激光線陣，所述半導體激光線陣由增益波導、快軸準直鏡和波導光柵組成，沿半導體激光線陣激光輸出方向依次設有小透鏡、半波片、大透鏡、衍射光柵列陣，所述小透鏡距離半導體激光線陣的距離為小透鏡的焦距f1，所述小透鏡和大透鏡共焦點放置組成倒置望遠系統(tǒng)，所述大透鏡距離衍射光柵列陣為大透鏡的焦距f2，所述半波片位于小透鏡與大透鏡焦點處，所述衍射光柵列陣由不同旋轉(zhuǎn)角度的衍射光柵單元膠合而成，每個衍射光柵單元均為利特羅結(jié)構(gòu)放置，所述半導體激光線陣的一個或多個發(fā)光單元入射到對應的一個衍射光柵單元上，調(diào)節(jié)每個衍射光柵單元，使光軸和離軸發(fā)光單元的光束a、b入射到衍射光柵單元的入射角θ、Φ相等或很相近。

作為優(yōu)選，小透鏡和大透鏡都為凸透鏡，所述大透鏡的焦距是小透鏡的焦距的3-10倍。

作為優(yōu)選，小透鏡、半波片、大透鏡都鍍有工作波長的增透膜，所述衍射光柵列陣中每個衍射光柵單元均鍍有工作波長的高反膜。

作為優(yōu)選，快軸準直鏡是采用等離子耦合干法刻蝕和高質(zhì)量光學介質(zhì)膜沉積技術制備，通過合理選取刻蝕工藝參數(shù)制備出曲面?zhèn)缺跍喜郏跍喜壑谐练e光學介質(zhì)材料制備而成。

作為優(yōu)選，波導光柵是采用高精度掩膜制備和等離子耦合干法刻蝕技術制備，通過合理選取刻蝕工藝參數(shù)制備而成。