[其他]外腔粘接型窄線寬單模半導(dǎo)體激光器

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 86202829
• 申請(qǐng)日: 1986-05-08
• 公開（公告）號(hào): CN86202829U
• 公開（公告）日: 1987-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許知止;陳家驊;霍玉晶;周炳琨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): H01S3/139
• 分類號(hào): H01S3/139
• 代理公司: 清華大學(xué)專利事務(wù)所
• 代理人: 胡蘭芝

本實(shí)用新型屬于激光領(lǐng)域。

光纖通信、光纖傳感、計(jì)量檢測(cè)等領(lǐng)域需要窄線寬的單模半導(dǎo)體激光器。外腔式半導(dǎo)體激光器利用耦合腔（Coupled????Cavity）選模技術(shù)，可以有效地使普通多模半導(dǎo)體激光器實(shí)現(xiàn)單模運(yùn)轉(zhuǎn)以滿足上述需要，同時(shí)為在不破壞半導(dǎo)體激光器本身結(jié)構(gòu)的條件下進(jìn)一步研究和改進(jìn)其性能提供了有效的手段。其結(jié)構(gòu)原理如圖一，由半導(dǎo)體激光二極管（1）和一個(gè)光學(xué)反饋系統(tǒng)（2）形成外諧振腔（簡(jiǎn)稱外腔），光學(xué)反饋系統(tǒng)（2）把從半導(dǎo)體激光二極管（1）的本征腔內(nèi)輸出的光能的一部分反射回半導(dǎo)體激光二極管（1）內(nèi)，通過(guò)復(fù)合腔內(nèi)光波場(chǎng)的相干迭加，改變了激光器內(nèi)各縱模的損耗，使得某個(gè)縱模獲得較強(qiáng)的振蕩優(yōu)勢(shì)，而將其它縱模抑制掉，從而實(shí)現(xiàn)單縱模運(yùn)轉(zhuǎn)。和其它激光器相比，外腔單模激光器的體積小、效率高、成本低、單模運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定，因此，成為一種被各國(guó)重點(diǎn)研究的有前途的器件。

實(shí)際應(yīng)用要求外腔半導(dǎo)體激光器單模工作穩(wěn)定、譜線窄、使用方便、壽命長(zhǎng)。現(xiàn)已見(jiàn)報(bào)導(dǎo)的外腔半導(dǎo)體激光器還不能滿足上述要求。

其一為光柵耦合長(zhǎng)外腔單模半導(dǎo)體激光器（Mark????W·Fleming????and????Aram????Mooradian，IEEE·J·of????Quantum????Electronics，Vol，QE－17，No.1，January????1981，P44－59）如圖二A所示，它由半導(dǎo)體激光二極管（1）、透鏡（2）和光柵（3）組成。半導(dǎo)體激光二極管左右二端面構(gòu)成本征腔，從其右端面出射的光通過(guò)透鏡（2）后變成平行光，并在光柵（3）表面處按原路反射回半導(dǎo)體激光二極管（1），半導(dǎo)體激光二極管（1）的左端面和光柵（3）構(gòu)成外腔。這種激光器由于腔長(zhǎng)較長(zhǎng)因而可得到較窄線寬的單縱模激光輸出。但由于這種激光器的輸出光發(fā)散角大，并由于使用了透鏡（2）和光柵（3），使其體積大。這使它向光纖中耦合困難，也不便使用。其改進(jìn)型如圖二B所示，在左邊增加一個(gè)透鏡（4）和一個(gè)部分反射鏡（5）作為光輸出端，這樣可以改善光輸出的方向性，但由于增加了這兩個(gè)元件，不僅使腔內(nèi)損耗增加，而且使其體積進(jìn)一步加大，半導(dǎo)體激光二極管（1）下部的熱沉（6）阻擋了一部分光線，造成輸出光功率下降，是這些光柵耦合長(zhǎng)外腔半導(dǎo)體激光器的又一缺點(diǎn)。

其二為短外腔單模半導(dǎo)體激光器（Liou，k·y：“SingleLongi－tudinal????Mode????Operation????of????Injection????Laser????Coup－led????to????a????GRIN????ROD????External????Cavity”，Electron.Lett.，1981.19，PP750－752），如圖三所示，它由半導(dǎo)體激光二極管（1）、梯度折射率透鏡（2）（GRIN????ROD）及由鍍?cè)谔荻日凵渎释哥R（2）右端面上的反射膜形成的反射鏡（3）及調(diào)整機(jī)構(gòu)，致冷裝置組成。半導(dǎo)體激光二極管的左右二端面形成本征腔、其左端面和反射鏡（3）形成外腔。由于這種激光器使用了小巧的梯度折射率透鏡（2）及鍍?cè)谄溆叶嗣娴姆瓷溏R（3）而使其體積大大縮小，并可得到單縱模激光輸出。但由于半導(dǎo)體激光二極管（1）和梯度折射率透鏡（2）只能互相接近并且二者的長(zhǎng)度都很小，因而不能有長(zhǎng)的外腔，所以這種激光器具有較大的譜線寬度，不能滿足相干光通訊的要求。

至今所見(jiàn)外腔半導(dǎo)體激光器，它們的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用時(shí)要進(jìn)行精細(xì)的機(jī)械調(diào)整，并且都是在空氣中工作。這就使它們不便于使用，并使其壽命降低。

本實(shí)用新型的目的是提出一種新的外腔粘接型窄線寬單模半導(dǎo)體激光器，用以改進(jìn)其輸出性能，使其更便于使用并延長(zhǎng)其壽命。

本實(shí)用新型由作為激光增益介質(zhì)的半導(dǎo)體激光二極管、用于冷卻半導(dǎo)體激光二極管的小型半導(dǎo)體致冷器、對(duì)半導(dǎo)體激光二極管發(fā)出的光進(jìn)行準(zhǔn)直的自聚焦透鏡，用于光反饋和光輸出的介質(zhì)膜部分反射鏡、調(diào)整裝置及密封外殼構(gòu)成。其技術(shù)要點(diǎn)為：

（1）由位于耦合腔一側(cè)端面鍍有適當(dāng)增透介質(zhì)膜的半導(dǎo)體激光二極管的兩個(gè)端面構(gòu)成本征腔；用兩端鍍有增透介質(zhì)膜的自聚焦透鏡和介質(zhì)膜部分反射鏡進(jìn)行光反饋和光輸出；由半導(dǎo)體激光二極管未鍍膜的端面和介質(zhì)膜部分反射鏡形成長(zhǎng)耦合外腔。

（2）全部結(jié)構(gòu)粘接為一個(gè)整體，粘接劑可為環(huán)氧樹脂或其它膠。

（3）在密封外殼內(nèi)部充有保護(hù)氣體，保護(hù)氣體可為N₂氣。