一种用于拉曼光谱测量的半导体激光器制造技术

本发明专利技术公开了一种用于拉曼光谱测量的半导体激光器，包括光功率稳定系统、猫眼系统、第一干涉滤光片、第二干涉滤光片、第一准直透镜、锥形放大器、激光整形系统、底板和电流温控模块，猫眼系统、第一干涉滤光片、第二干涉滤光片、第一准直透镜、锥形放大器和激光整形系统依次安装在底板上，电流温控模块与锥形放大器相连，锥形放大器后端面输出的激光经过激光整形系统后输出圆形光斑。本发明专利技术的半导体激光器为线性腔结构，可以获得稳定的大功率输出。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种用于拉曼光谱测量的半导体激光器，包括光功率稳定系统、猫眼系统、第一干涉滤光片、第二干涉滤光片、第一准直透镜、锥形放大器、激光整形系统、底板和电流温控模块，猫眼系统、第一干涉滤光片、第二干涉滤光片、第一准直透镜、锥形放大器和激光整形系统依次安装在底板上，电流温控模块与锥形放大器相连，锥形放大器后端面输出的激光经过激光整形系统后输出圆形光斑。本专利技术的半导体激光器为线性腔结构，可以获得稳定的大功率输出。【专利说明】一种用于拉曼光谱测量的半导体激光器
本专利技术涉及一种半导体激光器，尤其是一种适用于拉曼光谱测量的半导体激光器。
技术介绍
拉曼光谱技术是一种光散射技术，通过光和材料内化学键的相互作用产生的光谱信号可以提供样品化学结构、相和形态、结晶度以及分子转动和振动的详细信息，具有无需抽样、灵敏度高、检测范围广、干扰小等优点，是一种有效的物质结构分析测试手段。拉曼散射是印度物理学家c.V.Raman于1928年发现的，与瑞利散射不同，拉曼散射是一种非弹性散射，当单色光束入射光光子与分子相互作用时发生能量交换，光子不仅改变运动方向，同时将一部分能量传递给分子，或者分子的振动和转动能量传递给光子，从而改变了光子的频率。拉曼散射分为斯托克斯散射和非斯托克斯散射，通常的拉曼实验检测到的是斯托克斯散射，拉曼散射光和瑞利光散射光的频率率之差称为拉曼位移。拉曼位移与入射线频率无关，而只与分子结构有关，通过分析待测物质的拉曼谱线数目、位移值的大小和谱带的强度便可对物质进行定性鉴别及定量分析。拉曼光谱技术最初的光源是聚焦的日光，后来使用汞弧灯，由于强度低及单色性差限制了拉曼光谱技术的发展，二十世纪60年代激光问世并引入到拉曼光谱仪作为激发光源以后，随着微弱信号检测技术的提高和计算机的应用，拉曼光谱得到了迅速的发展，出现了很多新的拉曼光谱技术，已经被广泛地应用到了化学材料、石油化工、考古分析、医学药学、环境保护、地质探测、食品质检、安检防爆等领域。从紫外、可见到红外波长范围内的窄线宽、高功率激光器都均可作为拉曼光谱技术的光源，波长的选择对测量的灵敏度、空间分辨率等有很大的影响，拉曼散射的强度与激光波长的四次方成反比，因此，蓝/绿可见光的的散射强度比近红外激光要强15倍以上，另外空间分辨率由激光光斑的直径决定，根据衍射极限的条件，短波长光源要优于长波长。对于本专利技术中所涉及的785nm的激光属于近红外激光，由于只有少数材料的吸收带位于近红外区，故这种激光可以有效地抑制荧光干扰，虽然其灵敏度较短波长低，但可以通过表面增强拉曼光谱技术将拉曼信号的强度进行有效地提高，另外由于近红外激光的光子能量较低，不会引起对待测样品的损伤及降解。目前常用的785nm波段的激光器大多为半导体激光器，其具有效率高、体积小、寿命长、价格低廉等优点，但大功率半导体激光器器件往往存在横模特性差、光谱质量差及波长随电流温度变化大等问题，所以如何克服上述问题实现大功率、窄线宽、具有良好光斑质量的半导体激光输出成为了近年来的研究方向。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种能够在大功率的前提下光谱质量好且波长随温度变化小的激光器。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种用于拉曼光谱测量的半导体激光器，包括光功率稳定系统、猫眼系统、第一干涉滤光片、第二干涉滤光片、第一准直透镜、锥形放大器、激光整形系统、底板和电流温控模块，猫眼系统、第一干涉滤光片、第二干涉滤光片、第一准直透镜、锥形放大器和激光整形系统依次安装在底板上，第二干涉滤光片与第一干涉滤光片的自由光谱范围互不相同，锥形放大器前端面输出的激光依次经过第一准直透镜、第二干涉滤光片和第一干涉滤光片后进入猫眼系统，猫眼系统允许高透射光通过，并将其余激光按原路反馈回锥形放大器中，光功率稳定系统接收高透射光，并将光功率信号反馈至电流温控模块，电流温控模块与锥形放大器相连，锥形放大器后端面输出的激光经过激光整形系统后输出圆形光斑，圆形光斑作为激光器的输出。采用第二干涉滤光片和第一干涉滤光片这两个自由光谱范围互不相同的干涉滤光片对锥形放大器输出的光进行选频，只有同时满足两干涉滤光片干涉条件的特定波长的光才具有高透过率，相对单个滤光片减少了由于多个纵模的竞争引起的纵模变化的可能性，使得激光经过两个干涉滤光时进行了自由光谱范围差的调制，在保证干涉滤波片高精细度的同时进一步提高了激光器的选频特性，增强了激光器输出的稳定性；采用猫眼系统将选频后的激光进行反射，并允许高透射光通过，提高了激光器的抗振性能；采用光功率稳定系统对通过的高透射光进行实时监测，并向电流温控模块发送光功率信号，再由电流温控模块控制锥形放大器的电流，从而实现锥形放大器的稳定输出。作为本专利技术的进一步限定方案，光功率稳定系统包括探测器和反馈控制系统，探测器接收高透射光，反馈控制系统将光功率信号反馈至电流温控模块。采用探测器接收高透射光，在通过反馈控制系统将光功率信号反馈至电流温控模块，实现对锥形放大器发射功率的实时监测。作为本专利技术的进一步限定方案，猫眼系统包括第二准直透镜和高反射镜，高反射镜位于第二准直透镜的焦点上，第二准直透镜对进入的激光进行准直后投射到高反射镜上，高反射镜允许高透射光通过，并反射其余激光。采用第二准直透镜和高反射镜构成猫眼系统，对入射激光进行猫眼效应处理，提高了激光器的抗振性能。作为本专利技术的进一步限定方案，激光整形系统包括非球面透镜和柱透镜，非球面透镜对快轴方向的激光进行准直，柱透镜对慢轴方向的光进行准直和像散补偿。由于锥形放大器在快轴及慢轴方向的出射位置及发散角不同，而一个非球面透镜不能同时将两个方向的光进行准直，所以采用非球面透镜对快轴方向的激光进行准直，采用柱透镜对慢轴方向的光进行准直和像散补偿，以得到圆形高斯光斑作为激光器的输出。作为本专利技术的进一步改进方案，底板上设有制冷模块，制冷模块与电流温控模块相连。采用在底板上设有制冷模块，并将制冷模块与电流温控模块相连，通过电流温控模块对制冷模块进行自动控制，从而实现对底板上的设备进行温度控制，进一步提高了激光器输出的稳定性。作为本专利技术的进一步改进方案，锥形放大器上还设有半导体制冷器，半导体制冷器上设有热敏电阻，热敏电阻和半导体制冷器都与电流温控模块相连。采用热敏电阻对锥形放大器的温度进行采集，在由电流温控模块控制半导体制冷器的温度，从而进一步实现对锥形放大器的温度控制，进一步提高了激光器输出的稳定性。作为本专利技术的进一步限定方案，第一干涉滤光片与第二干涉滤光片的厚度相差0.1?0.0lmm0采用两个厚度不同的第一干涉滤光片和第二干涉滤光片来实现不同的自由光谱范围，只有同时满足两干涉滤光片干涉条件的特定波长的光才具有高透过率，使得激光经过两个干涉滤光时进行了自由光谱范围差的调制，在保证干涉滤波片高精细度的同时进一步提闻了激光器的选频特性。作为本专利技术的进一步限定方案，第一干涉滤光片与第二干涉滤光片的通光方向上存在一个夹角。采用两个在通光方向上存在一个夹角的第一干涉滤光片和第二干涉滤光片来实现不同的自由光谱范围，只有同时满足两干涉滤光片干涉条件的特定波长的光才具有高透过率，使得激光经过两个干涉滤光时进行了自由光谱范围差的调制，在保证干涉滤波片高精细度的同时进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：殷磊，蔡圣闻，姜晓冰，邵世海，马康，
申请(专利权)人：南京派光信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：