本发明专利技术公开一种半导体激光器，至少包括：半导体激光管（１）、准直透镜（３）、分束镜（１２）和单块折叠Ｆ－Ｐ腔（５）；所述半导体激光器内各部件的布设使得半导体激光管（１）发出的激光，经准直透镜（３）准直后由在分束镜（１２）分出的一束入射在单块折叠Ｆ－Ｐ腔（５）上；单块折叠Ｆ－Ｐ腔（５）的逆入射反射光沿着与原入射光束共线反向的路径，经分束镜（１２）被返回到半导体激光管（１）中。本发明专利技术不用腔内分立元件的Ｆ－Ｐ腔和腔外复杂昂贵的反馈锁定电子系统，实现了半导体激光器的窄线宽输出，谱线宽度能够达到小于１００ｋＨｚ，并且激光器的频率更加稳定、容易调谐和控制，激光对常规干扰光反馈的免疫能力更强，激光的噪声更低。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体激光器技术，特别是指一种单块折叠法布里-珀罗(F-P)腔谐振反馈半导体激光器。
技术介绍
半导体激光器，包括采用常规半导体激光管(LD)和分布反馈 (DFB)技术的半导体激光器是科研和工业中的重要激光光源。然而这 些半导体激光器输出镨线非常宽， 一般达到几兆赫甚至几十兆赫。这种 宽线宽存在与许多场合的应用要求相距甚远。目前，人们通常采用两种方法获得窄线宽激光输出， 一种是将具有 较宽线宽的激光束分出一部分，入射到单独的可控的F-P腔上，接收经 F-P腔的反射或透射的激光信号，通过反馈电子学系统，使得激光器频 率被锁定在该F-P腔的某个谐振峰上，从而可实现激光线宽的压窄。另 一种方式是在激光器外部加入一个共焦F-P腔作为产生光反馈的器件， 利用F-P谐振峰的窄语光反馈压窄线宽。例如B. Dahmani， L. Hollberg， and R. Drullinger提出的谐振反馈半导体极光器，参见图1所示。在半 导体激光器外腔中设置一个由耦合镜506和耦合镜507组成的共焦F-P 腔，通过该F-P腔的反馈作用，使得激光器的输出激光频率振荡在该F-P腔的某个谐振峰上。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504，分束镜504分出的一束反射 光经可变衰减器501、光阑502、匹配透镜503到达反射镜500，经反射 镜500反射后，入射到由腔镜506和腔镜507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 500再次反射后沿原路被返回到半导体激光管1中。腔镜507的透射光 进入光电探测器509。其中在腔镜507上设置有F-P腔调整压电陶资，在反射镜500上设置有激光相位调整压电陶乾，分别用于进行输出光频 率和相位的物理调节。虽然B. Dahmani， L Hollberg， and R. Drullinger提出采用分立元件 F-P腔构成半导体激光器能实现更窄线宽，但是分立元件F-P腔容易受 到外界音频、机械振动和温度变化的干扰和影响，腔的体积比较大系统 的稳定性比较差。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出一种半导体激光器，使得半导体激光器不 用反馈锁定电子系统，解决常规半导体激光器和分布反馈半导体激光 器谱线宽的问题，以及分立元件稳定性不好，体积过大和系统复杂等 问题。基于上述目的本专利技术提供的半导体激光器包括半导体激光管、 准直透镜、分束镜和单块折叠F-P腔；所述半导体激光器内各部件的布设使得半导体激光管发出的激光， 经准直透镜准直后由在分束镜分出的一束入射在单块折叠F-P腔上；单 块折叠F-P腔的逆入射反射光沿着与原入射光束共线反向的路径，经分 束镜被返回到半导体激光管中。所述半导体激光器还包括以下一种或两种以上调节系统的组合谐振频率调节系统，通过改变单块折叠F-P腔的光程来调节单块折 叠F-P腔决定的谐振频率；激光振荡频率调节系统，通过改变分束镜到单块折叠F-P腔或分束 镜到半导体激光管的距离来调节分束镜选频决定的激光振荡频率；第 一半导体激光管输出光频率范围调节系统，通过改变半导体激光 管的输入电流来改变半导体激光管输出光频率范围；第二半导体激光管输出光频率范围调节系统，通过改变半导体激光管的温度来改变半导体激光管输出光频率范围。该半导体激光器的所述谐振频率调节系统通过改变对单块施加的应 力或温度调节或二者组合的方式来改变单块折叠F-P腔的光程；所述激光振荡频率调节系统，在保证分束镜分出的入射光到达单块折叠F-P腔的入射角度不变的情况下，通过按一定轨迹移动单块折叠F-P腔、分束镜、半导体激光管中的一种或两种以上任意组合的方式来改 变分束镜到单块折叠F-P腔或分束镜到半导体激光管的距离。该半导体激光器的所述谐振频率调节系统包括单块折叠F-P腔热沉；单块折叠F-P腔热沉用于控制单块折叠F-P腔的温度，并通过温度 的变化控制单块折叠F-P腔的谐振频率。该半导体激光器的所述谐振频率调节系统包括粘在单块折叠F-P 腔上的压电陶瓷，用于通过改变压电陶瓷电压对单块折叠F-P腔施加应 力控制单块折叠F-P腔的谐振频率。该半导体激光器还包括光路校准系统，通过调节分束镜或单块折 叠F-P腔角度，保证半导体激光管的光束与单块折叠F-P腔之间的对 准。该半导体激光器的所述光路校准系统包括调节架动板、微调螺钉 和调节架定板；所述分束镜设置在调节架动板上，所述^:调螺钉设置在调节架定板 上，所述光路校准系统的设置通过转动微调螺^"带动调节架动板转动；或者所述单块折叠F-P腔设置在调节架动板上，所述微调螺钉设置 在调节架定板上，所述光路校准系统的设置通过转动微调螺钉带动调节 架动板转动。该半导体激光器的所述单块折叠F-P腔为侧面成直角梯形的六面 体，该单块折叠F-P腔的布设使得分束镜分出的入射光束从梯形的直角 腰面入射，经底边面和另一个腰面的反射后的逆入射反射光沿着与原入 射光束共线反向的路径返回。该半导体激光器的所述单块折叠F-P腔的三个光学反射面均为微凸 面型；或者所述单块折叠F-P腔的反射面型为平面与孩i凸面组合、或微凸 与平面及微凹面的组合。7该半导体激光器的所述单块折叠F-P腔光学面上的反射区域表面的 粗糙度低于0.5nm;所述单块折叠F-P腔卯。角的两个光学面之间的角度误差以及三个 光学面的塔差被控制在6"以内，光学镀膜的吸收系数小于50ppm;所述单块折叠F-P腔作为输入输出耦合面的斜入射面的镀膜反射率 为0.99，正入射的高反射面的镀膜反射率大于0.999。从上面所述可以看出，提出的半导体激光器在谐振反馈半导体激 光器的基础上采用单块折叠F-P腔，不用腔内分立元件的F-P腔和腔 外复杂庞大昂贵的反馈锁定电子系统，实现了半导体激光器的窄线宽输 出，谱线宽度能够达到小于100kHz，并且激光器的频率更加稳定、容 易调谐和控制，激光对常规干扰光反馈的免疫能力更强，激光的噪声更 低。本专利技术中，半导体激光管和单块折叠F-P腔分别可以采用温度传感 器和半导体制冷器实现各自独立的温度控制。该单块折叠F-P腔决定的谐振频率可通过粘接压电陶资方法和控温技术分别实现快速小范围细调 和慢速大范围粗调，实现对激光频率的调谐与控制，而半导体激光管决 定的激光振荡频率可通过调整激光管电流或改变激光管温度实现。经过 这些途径，可将半导体激光管与单块折叠F-P腔决定的激光频率调成接 近一致。利用激光振荡的物理机制，使得在单块折叠F-P腔的谐振频率 上产生激光振荡，并且可通过调整单块温度和粘接在单块上的压电陶瓷 片调整控制激光频率的同时，改变半导体激光管的电流或改变激光管温 度，实现对单块折叠F-P腔频率的跟踪或同步。附图说明图1为现有技术B. Dahmani， '， L. Hollberg， and R. Dmllinger等人提出的谐振反馈半导体激光器示意图2为本专利技术实施例单块折叠F-P腔反馈半导体激光器示意图； 图3为本专利技术实施例带有调节部件的单块折叠F-P腔反馈半导体激光器结构示意图。具体实施例方式下面参照附图对本专利技术进行更全面的描述，其中说明本专利技术的示例 性实施例。本专利技术实施例半导体激光器结构参见图2所示，包括半导体激 光管1、准直本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种半导体激光器，其特征在于，至少包括：半导体激光管（１）、准直透镜（３）、分束镜（１２）和单块折叠Ｆ－Ｐ腔（５）； 所述半导体激光器内各部件的布设使得半导体激光管（１）发出的激光，经准直透镜（３）准直后，由在分束镜（１２）分出的一束 入射在单块折叠Ｆ－Ｐ腔（５）上；单块折叠Ｆ－Ｐ腔（５）的逆入射反射光沿着与原入射光束共线反向的路径，经分束镜（１２）被返回到半导体激光管（１）中。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：臧二军，曹建平，李烨，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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