多增益介质高功率半导体薄片激光器制造技术

本发明专利技术公开了一种多增益介质高功率半导体薄片激光器，包括泵浦源、增益介质镜、后端腔镜和输出耦合镜，所述泵浦源和增益介质镜分别为多个且一一对应并配合设置，各增益介质镜同时用于作为反射镜与后端腔镜和输出耦合镜配合形成一折叠式光学谐振腔；所述折叠式光学谐振腔中还设置有用于倍频的非线性晶体；通过将增益介质镜设置为多个，并分别独立设置多个泵浦源，能够有效保证成倍地扩大激光器的增益，增益倍数取决于增益介质镜的各数，并且大幅度降低整个激光器的热效应，避免高温对增益介质镜的影响，保证半导体薄片激光器的稳定性和寿命，同时成倍地提高激光器的输出功率，并且光束质量优良，结构简单紧凑。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高功率半导体激光器领域，具体涉及一种多增益介质高功率半导体薄片激光器。
技术介绍
半导体薄片激光器(SemiconductorDiskLaser,SDL)综合了半导体激光器和固体薄片激光器二者的优点，一方面，它具有半导体激光器的优点：波长覆盖了从可见光到近红外的宽广范围，半导体对抽运光的带间跃迁吸收使其吸收带宽很宽，对抽运光的波长漂移不敏感；器件本身效率高、寿命长、体积小等。另一方面，它又具有固体薄片激光器的优点：光束质量十分优良，能获得近衍射极限的圆形TEM00高斯模；光抽运可以产生大面积的均匀抽运，因而可以通过增大抽运光斑面积来降低激光器的热效应；薄片式增益结构的准一维热流有利于进行散热处理，然而对于高功率半导体薄片激光器而言，现有技术中由于激光器中的薄片结构，在高功率情况下由于发热更大，往往限制的半导体薄片激光器的功率进一步提高，如何提高半导体薄片激光器高功率工作模式下的可靠性及寿命已成为高功率半导体薄片激光器领域亟需解决的关键问题。因此，为解决以上问题，需要一种多增益介质高功率半导体薄片激光器，能够成倍地扩大激光器的增益、大幅度降低激光器的热效应、成倍地提高激光器的输出功率，并且结构简单紧凑，能输出高功率激光，同时光束质量也很优良。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是克服现有技术中的缺陷，提供多增益介质高功率半导体薄片激光器，能够有效保证成倍地扩大激光器的增益、大幅度降低激光器的热效应、成倍地提高激光器的输出功率，并且结构简单紧凑，能输出高功率激光，同时光束质量也很优良。本专利技术的多增益介质高功率半导体薄片激光器，包括泵浦源、增益介质镜、后端腔镜和输出耦合镜，所述泵浦源和增益介质镜分别为多个且一一对应并配合设置，各增益介质镜同时用于作为反射镜与后端腔镜和输出耦合镜配合形成一折叠式光学谐振腔；所述折叠式光学谐振腔中还设置有用于倍频的非线性晶体。进一步，所述增益介质镜由上到下依次包括量子阱有源层和分布布剌格反射层，所述泵浦源发出的抽运光作用于量子阱有源层并产生基频激光，所述分布布剌格反射层为对基频激光和抽运光均高反的双反射带分布布剌格反射层。进一步，所述泵浦源为800-815nm波长的半导体激光器；双反射带分布布拉格反射镜中的高折射率层和低折射率层由[(GaAs/AlAs)/GaAs]周期构成，其中(GaAs/AlAs)的周期数为2-4，[(GaAs/AlAs)/GaAs]的周期数为10-14；所述量子阱层包括半导体量子阱层和量子阱势垒层，半导体量子阱层为InGaAs,其中In按摩尔比占18％-20％,量子阱势垒层为GaAs或AlGaAs，AlGaAs中Al按摩尔比占1％-8％，周期谐振结构中量子阱的总个数为10-20个。进一步，所述泵浦源为650-680nm波长的半导体激光器；双反射带分布布拉格反射镜中的高折射率层和低折射率层由[(GaAs/AlAs)/GaAs]周期构成，其中(GaAs/AlAs)的周期数为3-5，[(GaAs/AlAs)/GaAs]的周期数为8-12；所述量子阱层包括半导体量子阱层和量子阱势垒层，半导体量子阱层为GaAs,量子阱势垒层为AlGaAs，AlGaAs中Al按摩尔比占15％-25％，周期谐振结构中量子阱的总个数为10-20个。进一步，所述增益介质镜还包括设置于量子阱有源层顶面的用于压窄泵浦光线宽的基质片，所述基质片为由砷化镓材料制备而成的用于压窄基频激光线宽的半导体片。进一步，所述基质片的上、下表面均抛光处理且相互平行。进一步，所述基质片的内表面设置有对泵浦光增透的增透膜。进一步，所述折叠式光学谐振腔为锯齿形光路的折叠式光学谐振腔；所有增益介质镜位于锯齿形光路的同一侧并沿纵向并列且平行设置，锯齿形光路的另一侧设置有多个发射镜；泵浦源产生的抽运光垂直射入增益介质镜。进一步，所述增益介质镜为2-6块。进一步，所述非线性晶体为KNbO3、KTiOPO4(KTP)、BiB3O6(BIBO)、β-BaB2O4(BBO)、及LiB3O5(LBO)中的任一种晶体，或者为周期极化非线性晶体PPLT、PPLN、PPMgLN、PPKTP、及PPRTA中的任一种晶体。本专利技术的有益效果是：本专利技术公开的一种多增益介质高功率半导体薄片激光器，通过将增益介质镜设置为多个，并分别独立设置多个泵浦源，能够有效保证成倍地扩大激光器的增益，增益倍数取决于增益介质镜的各数，并且大幅度降低整个激光器的热效应，避免高温对增益介质镜的影响，保证半导体薄片激光器的稳定性和寿命，同时成倍地提高激光器的输出功率，并且光束质量优良，结构简单紧凑。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步描述：图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术中增益介质镜的结构示意图；图3为本专利技术中分布布剌格反射层的结构示意图。具体实施方式图1为本专利技术的结构示意图，图2为本专利技术中增益介质镜的结构示意图，图3为本专利技术中分布布剌格反射层的结构示意图，如图所示，本实施例中的多增益介质高功率半导体薄片激光器，包括泵浦源1、增益介质镜3、后端腔镜4和输出耦合镜5，所述泵浦源1和增益介质镜3分别为多个且一一对应并配合设置，各增益介质镜3同时用于作为反射镜与后端腔镜4和输出耦合镜5配合形成一折叠式光学谐振腔；所述折叠式光学谐振腔中还设置有用于倍频的非线性晶体6；所述泵浦源1为半导体激光器且通过设置准直透镜7和聚焦透镜8将抽运光输送至增益介质镜3而产生基频激光并在折叠式光学谐振腔中谐振；而各增益介质镜3结构相同，通过将增益介质镜3设置为多个，并分别独立设置多个泵浦源1，能够有效保证成倍地扩大激光器的增益，增益倍数取决于增益介质镜3的个数，并且大幅度降低整个激光器的热效应，避免高温对增益介质镜3的影响，保证半导体薄片激光器的稳定性和寿命，同时成倍地提高激光器的输出功率，并且光束质量优良，结构简单紧凑。本实施例中，所述增益介质镜3由上到下依次包括量子阱有源层9和分布布剌格反射层10，所述泵浦源1发出的抽运光作用于量子阱有源层9并产生基频激光，所述分布布剌格反射层10为对基频激光和抽运光均高反的双反射带分布布剌格反射层；通过将分布布剌格反射层10设置成双反射带，能够有效避免对基频激光的损耗，有效地减小光腔损耗；而双反射带分布布剌格反射层对抽运光高反，可避免从量子阱有源层9透过的抽运光作用于分布布剌格镜上而产生热量，进一步保本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多增益介质高功率半导体薄片激光器，其特征在于：包括泵浦源、增益介质镜、后端腔镜和输出耦合镜，所述泵浦源和增益介质镜分别为多个且一一对应并配合设置，各增益介质镜同时用于作为反射镜与后端腔镜和输出耦合镜配合形成一折叠式光学谐振腔；所述折叠式光学谐振腔中还设置有用于倍频的非线性晶体。

【技术特征摘要】
1.一种多增益介质高功率半导体薄片激光器，其特征在于：包括泵浦源、
增益介质镜、后端腔镜和输出耦合镜，所述泵浦源和增益介质镜分别为多个且
一一对应并配合设置，各增益介质镜同时用于作为反射镜与后端腔镜和输出耦
合镜配合形成一折叠式光学谐振腔；所述折叠式光学谐振腔中还设置有用于倍
频的非线性晶体。
2.根据权利要求1所述的多增益介质高功率半导体薄片激光器，其特征在
于：所述增益介质镜由上到下依次包括量子阱有源层和分布布剌格反射层，所
述泵浦源发出的抽运光作用于量子阱有源层并产生基频激光，所述分布布剌格
反射层为对基频激光和抽运光均高反的双反射带分布布剌格反射层。
3.根据权利要求2所述的多增益介质高功率半导体薄片激光器，其特征在
于：所述泵浦源为800-815nm波长的半导体激光器；双反射带分布布拉格反射
镜中的高折射率层和低折射率层由[(GaAs/AlAs)/GaAs]周期构成，其中
(GaAs/AlAs)的周期数为2-4，[(GaAs/AlAs)/GaAs]的周期数为10-14；所述量子阱
层包括半导体量子阱层和量子阱势垒层，半导体量子阱层为InGaAs,其中In按
摩尔比占18％-20％,量子阱势垒层为GaAs或AlGaAs，AlGaAs中Al按摩尔比占
1％-8％，周期谐振结构中量子阱的总个数为10-20个。
4.根据权利要求2所述的多增益介质高功率半导体薄片激光器，其特征在
于：所述泵浦源为650-680nm波长的半导体激光器；双反射带分布布拉格反射
镜中的高折射率层和低折射率层由[(GaAs/AlAs)/GaAs]周期构成，其中
(GaAs/AlAs)的周期数为3-5，[(G...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏，蒋茂华，朱仁江，范嗣强，张玉，
申请(专利权)人：重庆师范大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50