基于低相干技术的低偏振半导体激光器制造技术

本实用新型专利技术提供一种基于低相干技术的低偏振半导体激光器，包括产生交变电流AC的射频振荡器、产生直流电流DC的直流偏置发生器、将所得到的交变电流AC和直流电流DC叠加形成半导体激光驱动电流的叠加器；还包括分光器和将经由分光器得到的激光束退偏的退偏器；还包括一自动功率控制系统，所述自动功率控制系统包括将经由分光器得到的激光束转化为电信号反馈至所述直流电流DC或所述交变电流AC的光探测器、和将该电信号放大的反馈放大器。通过本实用新型专利技术低偏振半导体激光器产生的激光具有高强度，低相干，低偏振的特性。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
基于低相干技术的低偏振半导体激光器
本技术涉及一种采用基于射频（RF)调制驱动电流来降低半导体激光器相干 长度技术的低偏振半导体激光器，属于半导体激光器领域及退偏器领域。
技术介绍
随着在偏振光对光学仪器测量精度、光通信系统质量及传感器精度所产生影响的 深入研究，对于具有低相干技术的低偏振半导体激光器在众多相关领域有着迫切需求。一 般的光电探测器由于具有一定的晶格方向、如光电倍增管，普遍存在偏振敏感性。如在生物 成像领域，不同生物组织对于光的偏振有不同的作用效果，而高偏振光源在生物成像的过 程中会带来额外噪声；如在光纤传感领域中，与偏振态相关的相位很容易受外界环境因素 干扰，导致产生一个相应的随机变化相位，并叠加到有用的相位信号中，在信号检测中形成 衰落，从而对光纤传感器的精度造成影响。 现有技术在有效降低光源的偏振性、以减少甚至消除偏振光对光学系统产生影响 的解决方案中，可利用纤维光学特性制成各种退偏器件，如广泛应用的偏振复用退偏器和 相位消相关退偏器。其中，偏振复用退偏器可同时满足低偏振和功率迭加性能，但也存在如 下缺点：一是需要依赖于两台激光器的功率平衡，而且不能确保在此激光器的工作寿命范 围内持续性有低偏振（D0P〈 10% );另一即使一台激光器已经可以满足使用所需的功率要求， 但是还是需要两台激光器满足上述功率平衡。而相位消相关退偏器虽然可对一台或者数台 激光器同时退偏、并可具备低偏振特性，但是存在较高功率损耗和成本高昂等缺点。 与上述退偏器相比，现有技术在降低光源偏振性、消除偏振光不利影响的另一解 决方案是近年来同样得到了广泛应用的Lyot型退偏器，该Lyot退偏器具有低损耗和高可 靠性等优点，但是其退偏性能直接依赖于激光器的光谱特性，主要适用于对白光的退片。同 时由于激光器固有的高相干性，使得Lyot退偏器难以取得满意的退偏效果，除非使用很长 的高双折射光纤或者很长的晶体。例如，要使谱宽为100MHz的激光退偏，假设快、慢轴之间 的延时差速度大约是5ns/km，就需要2km的高双折射率保偏光纤，以此，Lyot型退偏器不适 合对窄宽光源退偏，其应用范围较为局限。 从所周知，Lyot型退偏器对激光退偏时，此激光器必须有足够短的相干长度，可利 用光纤布拉格光栅（FBG)技术降低激光器固有的高相干性，具体是激光器始终保持多纵模 振荡，并且每个纵模的线宽可以加宽至几个GHZ数量级，两者因素使得激光器的相干长度 大为降低（降低2个数量级以上)。该技术不仅可使半导体激光器的输出波长稳定，而且可 诱使激光器在相干淬灭的状态下稳定工作，但是利用上述相干淬灭的Lyot型退偏器 存在很大的局限性：首先，低偏振稳定性会受到相干淬灭固有的混沌特性所制约，在某些情 况下，激光器有可能在双稳态相干淬灭和外腔共振状态下轮换工作，而这种模式转换是 无序随机，不可预见的，如果激光器工作在外腔共振情况下，激光器的相干特性会进一步加 强，即相干长度会再次加长，这会使Lyot型退偏器效能大大降低；其次，相干淬灭型激光 器必须与FBG相匹配，对与空间耦合型的激光器不适用；最后，由于对激光器纵模结构的依 赖，对于单纵模类型具有高边模抑制比（SMSR)的半导体激光器，相干淬灭状态难以实现。 以上，虽然目前Lyot型退偏器已经对低相干性光源(例如SLD或者LED)取得了低偏振，但 是此类光源的低光学强度特性并不满足诸多应用领域的要求。 因此，一种低偏振、低相干、高光学强度、高可靠性，且低成本及小型化功能的半导 体激光器，是一个具有重要实际意义的研究方向，以便与其产生的光源在众多新兴领域得 到广泛的应用。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决现有技术存在的不足，提出的一种基于低相干技术 的低偏振半导体激光器，具体是一种采用基于射频（RF)调制驱动电流来降低半导体激光 器相干长度技术的低偏振半导体激光器。本技术目的通过下属技术方案实现： -种基于低相干技术的低偏振半导体激光器，包括产生交变电流AC的射频振荡 器、产生直流电流DC的直流偏置发生器、将所得到的交变电流AC和直流电流DC叠加形成 半导体激光驱动电流的叠加器；还包括分光器和将经由分光器得到的激光束退偏的退偏 器；还包括一自动功率控制系统，所述自动功率控制系统包括将经由分光器得到的激光束 转化为电信号反馈至所述直流电流DC或所述交变电流AC的光探测器、和将该电信号放大 的反馈放大器。 本技术低偏振半导体激光器进一步地，包括一光谱、时间和空间稳定性低相 干半导体激光器，所述半导体激光器发出从紫外到红外光波长范围的光。 本技术低偏振半导体激光器进一步地，还包括一分流器，所述分流器经射频 信号激活，随时分流所述激光驱动电流而控制半导体激光器的工作状态。 本技术低偏振半导体激光器进一步地，所述射频振荡器包括放大器和/或整 流器。所述射频振荡器是一种产生射频重复窄脉冲的脉冲发生器；所述直流电源产生在工 作电流水平的直流偏压，并由自动功率控制系统调制。所述射频信号为正弦波，扭曲正弦 波，整流正弦波或者任何一种非正弦波。 优选的，上述一种低偏振半导体激光器，其中：所述自动功率控制系统还包括光电 二极管组件和一个反馈循环；所述光电二极管组件包括与一个用于将接收的光信号转换 为电信号，具有至少1〇〇 ns的响应时间的光电二极管，以及一个将半导体激光器前端面激 光束分裂成两个部分，并提供了其中一部分的激光束至所述光电二极管的分光器；所述反 馈循环还包括：放大输入光电二极管电信号的反馈放大器，根据半导体激光器输出功率的 初始值预定的参考电压和一个比较器，用于与基准的反馈信号比较，并根据比较的结果调 整驱动电流直流偏压。 优选的，上述一种低偏振半导体激光器，其中：所述自动功率控制系统还包括：用 于设置和维持半导体激光器工作温度的温度控制器；一种提供稳定的驱动电流的恒流源； 所述恒流源是由电流反馈循环稳定，所述电流反馈循环包括：一种电流传感电阻器；根据 半导体激光器的输出功率的初始值制定参考电压和一种比较器，用于与基准的反馈信号比 较，并根据比较的结果调整驱动电流直流偏压。 优选的，上述一种低偏振半导体激光器，其中：针对上述步骤产生的低相干性的激 光的相干长度和相干图谱的特性设计的Lyot退偏器，该退偏器的设计思路不同于传统的 退偏器的设计方式，不仅要考虑到退偏光束的相干长度，而且也要考虑到退偏光束的相干 图谱的特性和多个系统的兼顾性。 优选的，上述一种低偏振半导体激光器，其中：退偏器能够让低相干性的激射光束 本身产生足够大的位相差，降低本身空间和时间的相干性。并且，具有光程差的光束之间又 具有不能相干的特性。 优选的，上述一种低偏振半导体激光器，其中：退偏器能够让低相干性的激射光束 本身产生足够大的位相差，在统计测量的结果中，光束是具有低偏振特性的。 优选的，上述一种低偏振半导体激光器，其中：如此产生的光源将同时具有高强 度，低相干，低偏振的特性。 优选的，上述一种低偏振半导体激光器，其中：RF调制的低相干的低偏振的激光 器可与单级双折射晶体的Lyot型退偏器相匹配，并且得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于低相干技术的低偏振半导体激光器，其特征在于：包括，产生交变电流AC的射频振荡器；产生直流电流DC的直流偏置发生器；将所得到的交变电流AC和直流电流DC叠加形成半导体激光驱动电流的叠加器；分光器；将经由分光器得到的激光束退偏的退偏器；以及一自动功率控制系统，所述自动功率控制系统包括将经由分光器得到的激光束转化为电信号反馈至所述直流电流DC或所述交变电流AC的光探测器、和将该电信号放大的反馈放大器。

【技术特征摘要】
2013.05.07 CN 201320243386.X1. 一种基于低相干技术的低偏振半导体激光器，其特征在于：包括， 产生交变电流AC的射频振荡器； 产生直流电流DC的直流偏置发生器； 将所得到的交变电流AC和直流电流DC叠加形成半导体激光驱动电流的叠加器； 分光器； 将经由分光器得到的激光束退偏的退偏器； 以及一自动功率控制系统，所述自动功率控制系统包括将经由分光器得到的激光束转 化为电信号反馈至所述直流电流DC或所述交变电流AC的光探测器、和将该电信号放大的 反馈放大器。2. 根据权利要求1所述的低偏振半导体激光器，其特征在于：还包括一分流器，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱金通，吕少平，罗宁一，
申请(专利权)人：维林光电苏州有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32