本发明专利技术公开一种外腔半导体激光器，在半导体激光器外腔的主光路中主要布设有：光学谐振腔、光学隔离器和１／２波片；所述半导体激光管发出的光束能够经第一１／２波片正向通过光学隔离器，所述半导体激光器的经谐振腔透射的光束经第二１／２波片后反向通过光学隔离器，使此后沿着与原出射光束共线反向的路径返回到半导体激光管中。本发明专利技术通过相对简单的装置解决了常规外腔半导体激光器谱线较宽的问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体激光器
，特别是指一种外腔半导体激光器。
技术介绍
半导体激光器，包括分布反馈(DFB)和外腔半导体激光器是科研和工业中的重要 激光光源。然而通常的外腔半导体激光器输出谱线非常宽，一般达到几百千赫甚至几兆赫， DFB半导体激光器常常具有更宽的线宽，这种宽线宽的存在与许多场合的应用要求相距甚 远。为解决这一问题，一般常用的半导体激光器采用光电反馈和光学反馈两种方法来 实现压窄半导体线宽。光电反馈是将具有较宽线宽的激光束分出一部分，入射到单独可控 的法布里-珀罗(F-P)腔上，接收经过调制的F-P腔反射光激光信号，与调制信号混频后得 到误差信号，利用PDH锁定方法，使得激光器频率被锁定在该F-P腔的某个谐振峰上，从而 实现激光线宽的压窄。光学反馈方法使半导体激光管与外光路形成光学回路，利用谐振腔 的选频作用，实现激光线宽的目的。其中，光学反馈方法最常使用的是Littrow结构和Littman结构，如图1和图2所7J\ ο在图1所示的Littrow结构中，由半导体激光管1发出的激光经非球面准直透镜 3准直后，入射在衍射光栅9上。衍射光栅9的一级衍射光沿与入射光反向共线的路径，按 原路返回到半导体激光管1中，这里半导体激光管1发出的激光入射到衍射光栅9上的入 射角θ i等于光栅的衍射角θ d。在图2所示的Littman结构中，由半导体激光管1发出的激光经非球面准直透镜 (AL) 3准直后，以掠入射的角度入射在衍射光栅9上。衍射光栅9的一级衍射光正入射在一 块平面反馈反射镜(M) 5上，被反馈反射镜5反射后，沿原路返回到衍射光栅9上，经衍射光 栅9再次衍射后回到半导体激光管1中。此外，光学反馈方法还可使用在光路中加入F-P腔的方式。经过处理的F-P腔逆 入射光，返回到半导体激光管中形成光学反馈，即形成谐振，利用F-P谐振峰的窄谱光反馈 压窄线宽。例如B. Dahmani，L. Hollberg，and R. Drullinger提出的谐振反馈半导体激光器， 如图3所示，利用光路中加入的共焦F-P腔实现光路反馈在半导体激光器外腔中设置一个 由腔镜306和腔镜307组成的共焦F-P腔。由半导体激光管1发出的发散光束经非球面准 直透镜3汇聚为平行光束，入射到分束镜304，反射光经可变衰减器301、光阑302、匹配透镜 303到达反射镜300，经反射镜300反射后，入射到由腔镜306和腔镜307组成的共焦F-P腔 上，反射光中的其中一路光束沿着与原入射光束共线反向的路径，经反射镜300再次反射 后被返回到半导体激光管1中。腔镜307的透射光进入光电探测器309。其中在腔镜307 上设置有F-P腔调整压电陶瓷，在反射镜300上设置有激光相位调整压电陶瓷，分别用于进 行输出光频率和相位的物理调节。此外K. Doringshoff, I. Ernsting, R. -H. Rinkleff,S. Schiller, and A. Wicht提出采用透射式光栅和分立元件F-P腔构成半导体激光器可实 现更窄线宽，如图4所示。在外腔半导体激光器的腔内加入一个由耦合镜401、反射镜402 和反射镜403三个分立镜片构成的F-P折叠腔，形成F-P腔与半导体激光管的光学反馈，从 而压窄线宽。半导体激光管1发出的发散光束经非球面准直透镜3汇聚为平行光束，入射 到透射光栅412，衍射光经1/2波片404到达由耦合镜401、反射镜402和反射镜403组成 的F-P腔，该腔的逆入射反射光束沿着与原入射光束共线反向的路径，经透射光栅412再次 衍射后被返回到半导体激光管1中；耦合镜401的镜反射光进入平衡偏振探测器405，经透 射光栅412透射光进入光电二极管406，如此通过反馈电子学系统，使得该F-P腔的某个谐 振峰被锁定在半导体外腔激光器的频率上。在所述使用光学反馈方式压窄半导体激光器现有技术中，均使用经过处理的F-P 腔逆入射光作为反馈光。不可直接利用F-P腔反射光作为反馈光的原因在于反射光在腔 形成谐振时光强最弱，而在没有谐振时光强最强，因此无法形成光路反馈，不可直接将F-P 透射光作为反馈光使用。同时，在使用直腔时，若使用F-P腔反射光作为反馈光，由于反射 光与入射光共路反向，会对反射光的探测造成困难。因此在所述B. Dahmani，L. Hollberg，and R. Drullinger 的方案中，采用与共焦 F-P腔轴线方向有微小角度的方式入射F-P腔中，使光线在共焦F-P腔中以V形简并方式 往返传播，当形成振荡时，腔内透射光束沿入射光方向返回，形成反馈，但是这样的方案造 成光路调节困难。所述 K. Doringshoff, I. Ernsting, R. -H. Rinkleff, S. Schiller, and A. Wicht等人提出的分离元件折叠F-P腔方案中，利用折叠F-P腔的逆入射反射光具有与 F-P腔相反的光谱结构，从而可以使用作为反馈光。但是现有分立元件F-P腔的容易受到外 界音频、机械振动和温度变化的干扰和影响，系统的稳定性比较差。而如果设计成一体化的 单块折叠F-P腔需要更高的精度要求，对工艺要求较高。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种外腔半导体激光器，以较简单的方式解决 解决常规外腔半导体激光器谱线较宽的问题。基于上述目的本专利技术提供的一种外腔半导体激光器，在半导体激光器外腔的主光 路中布设有光学谐振腔、光学隔离器和1/2波片；半导体激光器的布设使得所述半导体激光管发出的光束能够经第一 1/2波片正 向通过光学隔离器，并且透射过所述谐振腔的光束能够经第二 1/2波片后反向通过光学隔 离器，使此后沿着与原出射光束共线反向的路径返回到半导体激光管中。可选的，在半导体激光器外腔的主光路中还布设光栅；主光路的光束经过光栅形 成的零阶衍射光作为输出光，一阶衍射光作为半导体激光器的反馈光；或者在半导体激光器外腔的主光路中还布设光栅以外的其他分光器件，主光路的 光束入射在该分光器件后的分出的部分作为半导体激光器的输出光，剩余部分作为反馈 光。可选的，该半导体激光器中所述光栅为反射光栅或者透射光栅；所述其他分光器件为部分反射镜或者分光棱镜，并进一步与分光器件配合的在主 光路的反馈光路部分设置选频器件。可选的，该半导体激光器中所述谐振腔为F-P腔结构或环形腔结构。可选的，该半导体激光器中所述F-P腔为直腔结构或者折叠腔结构。可选的，该半导体激光器中所述谐振腔为分离元件结构或者单块结构。可选的，该半导体激光器中所述谐振腔为F-P腔时，在透射过所述谐振腔的光束 进入所述第二 1/2波片之前进一步设置另一个光学隔离器。可选的，该半导体激光器中还包括如下一种或一种以上调制设备对谐振腔谐振频率进行调制的设备，对半导体激光器外腔进行调节的设备，对半 导体激光管输出光频率调节的设备。可选的，该半导体激光器中所述对谐振腔谐振频率进行调制的设备包括谐振腔 上粘接压电陶瓷、或设置控温装置、或二者组合；所述对半导体激光器外腔进行调节的设备包括以下一种或一种以上组合电光调 制器和腔镜控制器，电光调制器用于在主光路的光束中加入调制信号，通过探测器探测主 光路中的光信号，转换为电信号后经电学处理，得到误本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种外腔半导体激光器，其特征在于，在半导体激光器外腔的主光路中布设有：光学谐振腔、光学隔离器和１／２波片；半导体激光器的布设使得所述半导体激光管发出的光束能够经第一１／２波片正向通过光学隔离器，并且透射过所述谐振腔的光束能够经第二１／２波片后反向通过光学隔离器，使此后沿着与原出射光束共线反向的路径返回到半导体激光管中。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：臧二军，赵阳，李烨，曹建平，方占军，
申请(专利权)人：中国计量科学研究院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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