线阵激光相干镜及其制备方法属于激光相干耦合技术领域，目的在于解决现有技术存在的线阵激光相干性差、稳定性差、功率低和成本高的问题。本发明专利技术的线阵激光相干镜包括交替连接的n个衍射光栅和n+1个光波导，在由衍射光栅和光波导构成的结构两侧，制备波导反射结构。线阵激光相干镜制备方法，首先，由晶体生长法或薄膜制作法制备光波导；其次，在步骤一中制备得到的光波导上采用生长方法或者刻蚀方法制备与实际应用的线阵激光器的间隔和占空比相同的衍射光栅；最后，在最外侧的光波导上通过刻蚀方法制作能够高效反射波导内光学模式的波导反射结构。本发明专利技术利用衍射光栅实现光子相互注入和锁相，从而实现光学相干，提高出光亮度并窄化线宽。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于激光相干耦合
，具体涉及一种对线阵激光器中的各个出光单元进行锁相相干的。
技术介绍
线阵激光相比于激光器单管，由于可以获得较高功率，被广泛的应用，但是，随着科技发展，越来越多的领域对高光束质量、高亮度、窄线宽、高相干度的高功率激光的需求不断增长。 一般的线阵激光，由于不能够实现线阵中各个出光单元间的光子相互注入，因而不存在相干性，这就导致了出射激光线宽较宽，模式特性差，远场发散角大，亮度低，不能实现锁相的缺点，限制了其应用。针对一般线阵激光，通过减小条宽来实现单侧模，通过额外制备081？光栅来窄化线宽，通过额外添加外腔镜来增加相干性，但却大大降低了激光器的功率，并且工艺步骤多而繁杂，对光学系统的稳定性要求很高。 为了得到高功率、高相干性的激光，锁相激光器阵列被广泛研究。现有的锁相方式主要分为两类:内部耦合锁相和外部耦合锁相； 内部耦合锁相是靠相邻两个单元光场的相互作用实现锁相，包括消逝场耦合、反波导耦合等，但单元间的相互作用复杂，间距较难控制，且耦合单元不能太多，这就限制了更高功率的输出光； 外部耦合锁相主要有外腔锁相和种子注入锁相；一般的外腔锁相通过在外腔中放置滤波器，实现不同光束的相互作用，但是该技术对滤波器的要求高，光路复杂，能量损失较大；而种子注入锁相需要一个额外的输出高质量激光的主激光器，以及昂贵的光隔离器，并且实现锁相的单元数量较少，效率较低。 因此，需要研制出一种适用于线阵激光实现高功率、高相干性，且制作工艺简单、性能稳定、成本低、易推广的线阵激光相干镜装置。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种，解决现有技术存在的线阵激光相干性差、稳定性差、功率低和成本高的问题。 为实现上述目的，本专利技术的线阵激光相干镜包括交替连接的II个衍射光栅和11+1个光波导，在由衍射光栅和光波导构成的结构两侧，制备波导反射结构。 所述II的取值范围为:11彡1。 所述衍射光栅是在光波导上生长得到或刻蚀得到。 波导反射结构为可以用于对光波导内传输的光学模式进行反射的光学结构。 波导反射结构为光栅结构、光子晶体结构、光学槽结构、反射镜结构或反射膜系统结构。 所述的衍射光栅的形状为矩形光栅、闪耀光栅、梯形光栅、正弦光栅或复合光栅；所述的衍射光栅的材料为介质、薄膜系统、金属或半导体。 所述的光波导的材料为单层或多层介质、薄膜系统、半导体或金属；所述的光波导的结构为单层结构、内部全反射结构、布拉格分布反馈结构、多层膜结构或表面等离子体波导结构。 线阵激光相干镜制备方法，包括以下步骤: 步骤一:针对所用线阵激光器的波段，选取该波段透明的材料，通过晶体生长法或薄膜制作法制备无衍射损耗和散射损耗的光波导，光波导的尺寸和结构应使得其本身的截止频率小于所选波段； 步骤二:在步骤一中制备得到的光波导上通过刻蚀技术或生长技术制备与实际应用的线阵激光器的间隔和占空比相同的衍射光栅； 其中:占空比定义为激光器线阵中，激光出射区域和无激光出射区域的比值； 步骤三:在最外侧的光波导上通过刻蚀方法制作能够反射波导内光学模式的波导反射结构，得到线阵激光相干镜。 所述制备方法还包括步骤四:在步骤三中制备得到的线阵激光相干镜上进行化学处理或者制作保护层。 步骤一中所述的光波导可以是在3102衬底上制备，或者集成在光学系统中线阵激光器以及其他光学元件表面或内部。 在光波导上通过刻蚀技术制备得到的衍射光栅的深度小于等于光波导的厚度。 根据实际工艺条件可以调整步骤二和步骤三的顺序，线阵激光相干镜的制备方法，包括以下步骤: 步骤一:针对所用线阵激光器的波段，选取该波段透明的材料，通过晶体生长法或薄膜制作法制备无衍射损耗和散射损耗的光波导，光波导的尺寸和结构应使得其本身的截止频率小于所选波段； 步骤二:设计上指定需要制作衍射光栅的位置和与之相连的光波导的位置，在最外侧的光波导上通过刻蚀方法制作能够反射波导内光学模式的波导反射结构； 步骤三:在步骤二中的光波导中指定位置上通过刻蚀技术或生长技术制备与实际应用的线阵激光器的间隔和占空比相同的衍射光栅，得到线阵激光相干镜； 其中:占空比定义为激光器线阵中，激光出射区域和无激光出射区域的比值。 所述制备方法还包括步骤四:在步骤三中制备得到的线阵激光相干镜上进行化学处理或者制作保护层。 步骤一中所述的光波导可以是在3102衬底上制备，或者集成在光学系统中线阵激光器以及其他光学元件表面或内部； 在光波导上通过刻蚀技术制备得到的衍射光栅的深度小于等于光波导的厚度。 本专利技术的有益效果为:本专利技术的的结构简单便于制备，可变参数多可以满足各种实际情况的需求，还可以集成在其他光学元件表面或者内部从而提高光学系统的稳定性。采用本专利技术的线阵激光，由于光波导的尺寸和位置是可以调整的，因而可以酌情利用内部耦合锁相或外部耦合锁相原理。当线阵激光相干镜制作在线阵激光器内部时，利用了内部耦合锁相原理，相比于传统的内部耦合锁相结构，可以不拘泥于相干激光单元之间的距离、尺寸以及线阵激光器发光点个数，克服了传统内部耦合锁相对发光点个数和距离的限制，理论上可实现无穷多个线阵激光器发光点间的相干锁相。当线阵激光相干镜制作在线阵激光器外部的光学系统中时，则利用外部耦合锁相原理，由于其结构简单，可以集成于其他光学元件上，相比于传统的外部耦合锁相结构，锁相单元数量也不受限制，相干效率高，可以实现大功率情况下的线阵激光器中发光单元的光子相互注入和锁相，从而实现光学相干。由公知常识可知，在线阵激光器中，参与相干锁相的激光单元越多，出光功率越高，并且随着参与光学相干的谐振腔增多，激光模式特性越趋于单一化，线宽越窄，出光的光束质量由于时间和空间相干性的提高，容易获得更高光束质量和更小的发散角，从而提高线阵激光器的输出亮度，因而采用本专利技术所示的线阵激光相干镜，能够更容易的现高功率、高光束质量出光的目的。 【附图说明】 图1为本专利技术的线阵激光相干镜的结构俯视图； 图2为本专利技术的线阵激光相干镜的工作原理图； 图3为本专利技术的线阵激光相干镜制备方法流程图； 其中:1、衍射光栅,2、光波导，3、波导反射结构，(￡1)、入射光，⑶、反射光，⑷、透射光，(山、衍射光，03’〉、注入光，化’〉、出射光，〉、返回光。 【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术的实施方式作进一步说明。 实施例一: 参见附图1，本专利技术的线阵激光相干镜包括交替连接的II个衍射光栅1和11+1个光波导2，在由衍射光栅1和光波导2构成的结构两侧，制备波导反射结构3 ；衍射光栅1可以对所选波段的激光进行衍射，光波导2处在截止频率以上，可以实现该波段激光的光学模式传输，波导反射结构3可以反射光波导2中光学模式。 所述I！的取值范围为:11彡1。 所述衍射光栅1是在光波导2上生长得到或刻蚀得到。 波导反射结构3为可以用于对光波导2内传输的光学模式进行反射的光学结构。 波导反射结构3为光栅结构、光子晶体结构、光学槽结构、反射镜结构或反射膜系统结构。 所述的衍射光栅1的形状为矩形光栅、闪耀光栅、梯形光栅、正弦光栅或复合光栅；所述的衍射光栅1的材料为介质、薄膜系统、金属或半导体。本文档来自技高网...
【技术保护点】
线阵激光相干镜，其特征在于，包括交替连接的n个衍射光栅(1)和n+1个光波导(2)，在由衍射光栅(1)和光波导(2)构成的结构两侧，制备有波导反射结构(3)。
【技术特征摘要】
1.线阵激光相干镜，其特征在于，包括交替连接的η个衍射光栅(I)和η+1个光波导(2)，在由衍射光栅⑴和光波导(2)构成的结构两侧，制备有波导反射结构(3)。2.根据权利要求1所述的线阵激光相干镜，其特征在于，所述η的取值范围为:η> I ; 所述衍射光栅(I)是在光波导(2)上生长得到或刻蚀得到； 所述波导反射结构(3)为可以用于对光波导(2)内传输的光学模式进行反射的光学结构。3.根据权利要求2所述的线阵激光相干镜，其特征在于，波导反射结构(3)为光栅结构、光子晶体结构、光学槽结构、反射镜结构或反射膜系统结构。4.根据权利要求1所述的线阵激光相干镜，其特征在于，所述的衍射光栅(I)的形状为矩形光栅、闪耀光栅、梯形光栅、正弦光栅或复合光栅；所述的衍射光栅(I)和光波导(2)的材料为介质、薄膜系统、金属或半导体；所述的光波导(2)的结构为单层结构、内部全反射结构、布拉格分布反馈结构、多层膜结构或表面等离子体波导结构。5.基于权利要求1所述的线阵激光相干镜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一:针对所用线阵激光器的波段，选取该波段透明的材料，通过晶体生长法或薄膜制作法制备无衍射损耗和散射损耗的光波导(2)，光波导(2)的尺寸和结构应使得其本身的截止频率小于所选波段； 步骤二:在步骤一中制备得到的光波导(2)上通过刻蚀技术或生长技术制备与实际应用的线阵激光器的间隔和占空比相同的衍射光栅(I); 其中:占空比定义为激光器线阵中，激光出射区域和无激光出射区域的比值； 步骤三:在最外侧的光波导(2)上通过刻蚀方法制作能够反射波导内光学模式的波导反射结构(3)，得到线阵激光相干镜。6.根据权利要求5所述的线阵激...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈泳屹，秦莉，宁永强，王立军，佟存柱，刘云，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林;22
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