外腔半导体激光器制造技术

本申请公开了一种外腔半导体激光器，涉及激光技术领域。外腔半导体激光器包括激光源、准直透镜、干涉滤光片、分束器、聚焦透镜和全反射镜；准直透镜、干涉滤光片、分束器、聚焦透镜和全反射镜沿激光源的传播光路方向上依次分布；准直透镜用于将激光源发出的激光转换为平行激光束，干涉滤光片用于选择性透过特定波长的激光；入射至分束器的激光束被分束器分成两束激光，其中的第一激光束经分束器反射后作为输出光束，第二激光束经分束器透射后入射至聚焦透镜，并经聚焦透镜聚焦在全反射镜上，反射后的激光沿原路返回至激光源，形成光学外腔。本申请公开的外腔半导体激光器具有结构简单、稳定性好、易调试等优点。

【技术实现步骤摘要】
外腔半导体激光器
本申请涉及激光
，尤其涉及一种外腔半导体激光器。
技术介绍
半导体激光器因其独特的芯片化结构，具有光电直接转换、体积小、寿命长、集成度高等优势，在光通信、光存储、光传感、检测等领域有广泛应用。但半导体激光器的线宽通常比较大，通常都在MHz量级以上，大大限制了其在相干光通信、光纤传感、冷原子等领域的应用。为了压窄半导体激光器的线宽，外腔半导体激光器应运而生，外腔半导体激光器通过外加反馈腔选模并压窄激光的线宽实现窄线宽激光输出。目前应用最为广泛的外腔半导体激光器是光栅结构的外腔半导体激光器，如Littrow结构和Littman结构等，其基于光栅的衍射原理形成外腔反馈，光栅同时具有外腔反馈和模式选择的功能，因此光栅的结构稳定性直接决定了这种激光器的稳定性。然而，由于外界环境导致的微小振动都足以改变光栅的工作位置，使光栅失去功能，导致外腔半导体激光器的稳定性极差，且由于光栅反馈型外腔半导体激光器结构复杂，调试也存在一定难度。
技术实现思路
本申请实施例采用下述技术方案：本申请实施例提供了一种外腔半导体激光器，包括：激光源、准直透镜、干涉滤光片、分束器、聚焦透镜和全反射镜；所述准直透镜、所述干涉滤光片、所述分束器、所述聚焦透镜和所述全反射镜沿所述激光源的传播光路方向上依次分布；所述准直透镜用于将所述激光源发出的激光转换为平行激光束，所述干涉滤光片用于选择性透过特定波长的激光束；入射至所述分束器的激光束分为两束，其中的第一激光束经所述分束器反射后作为输出光源，第二激光束经所述分束器透过后入射至所述聚焦透镜，并经所述聚焦透镜聚焦在所述全反射镜上，反射后的激光沿原路返回至激光源，形成光学外腔。可选的，所述准直透镜为双凸透镜，且激光入射面的曲率半径大于激光出射面的曲率半径，且所述准直透镜的数值孔径NA大于0.5。可选的，所述干涉滤光片包括第一干涉滤光片和第二干涉滤光片，所述准直透镜、所述第一干涉滤光片、所述第二干涉滤光片和所述分束器沿所述激光源的传播光路方向上依次分布。可选的，所述第一干涉滤光片允许透过的波长与所述第一干涉滤光片的透过率之间的关系满足洛伦兹线型或者高斯线型，所述第二干涉滤光片允许透过的波长与所述第二干涉滤光片的透过率之间的关系满足洛伦兹线型或者高斯线型。可选的，入射至所述第一干涉滤光片的激光束与所述第一干涉滤光片的法线之间的夹角与所述激光束的波长之间的关系为其中λ1为透过所述第一干涉滤光片的激光束的波长，θ1为入射至所述第一干涉滤光片的激光束与所述第一干涉滤光片的法线之间的夹角，n1为第一干涉滤光片的有效折射率，λ01为入射至所述第一干涉滤光片的激光束与所述第一干涉滤光片的法线之间的夹角为零度时，第一干涉滤光片的峰值透过率对应的波长；入射至所述第二干涉滤光片的激光束与所述第二干涉滤光片的法线之间的夹角与所述激光束的波长之间的关系为其中λ2为透过所述第二干涉滤光片的激光束的波长，θ2为入射至所述第二干涉滤光片的激光束与所述第二干涉滤光片的法线之间的夹角，n2为第二干涉滤光片的有效折射率，λ02为入射至所述第二干涉滤光片的激光束与所述第二干涉滤光片的法线之间的夹角为零度时，第二干涉滤光片的峰值透过率对应的波长。可选的，外腔半导体激光器还包括压电陶瓷管，所述压电陶瓷管位于所述聚焦透镜与所述全反射镜之间，所述聚焦透镜的焦平面、所述全反射镜的反射面与所述压电陶瓷管的端面三者共面重合，所述聚焦透镜聚焦后的激光束穿过所述压电陶瓷管入射至所述全反射镜。可选的，所述全反射镜的反射率大于99％。可选的，所述激光源为前端面镀抗反膜的激光二极管、前端面无抗反膜的激光二极管或分布反馈激光管。可选的，所述激光源接近所述准直透镜的端面与所述全反射镜的反射面形成半导体激光器的外腔，所述外腔的长度与激光线宽之间的关系为其中Δv为所述激光源所发出激光的线宽，λ为所述激光源发出的激光的波长，L为所述外腔的长度，F为所述外腔的精细结构常数。可选的，所述聚焦透镜为平凸透镜，所述聚焦透镜的激光入射面为凸面，所述聚焦透镜的激光出射面为平面，所述聚焦透镜的焦距为15-20mm本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：本申请实施例提供的外腔半导体激光器大大降低了对环境振动的敏感性，稳定性更好，且由于使用不同的光学元器件实现外腔反馈和模式选择，其结构更简单，降低了调试难度，便于工程化生产。附图说明此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1为本申请较佳实施例提供的外腔半导体激光器的结构示意图。图2为本申请较佳实施例提供的另一外腔半导体激光器的结构示意图。图3为本申请较佳实施例提供的外腔半导体激光器的干涉滤光片的透射率曲线测量结果的示意图。图4为本申请较佳实施例提供的外腔半导体激光器的线宽实验测量结果的示意图。图标：100-激光源；200-准直透镜；300-干涉滤光片；310-第一干涉滤光片；320-第二干涉滤光片；400-分束器；500-聚焦透镜；600-全反射镜；700-压电陶瓷管。具体实施方式为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。请参阅图1，本申请实施例提供了一种外腔半导体激光器，外腔半导体激光器包括有激光源100、准直透镜200、干涉滤光片300、分束器400、聚焦透镜500和全反射镜600。其中，准直透镜200、干涉滤光片300、分束器400、聚焦透镜500和全反射镜600沿激光源100的传播光路方向上依次分布。其中，图中的虚线用于表示激光束。准直透镜200用于将激光源100发出的激光转换为平行激光束，干涉滤光片300用于透过特定波长的激光束。入射至分束器400的激光束被分束器分为两束，为便于描述该两束激光束分别称之为第一激光束和第二激光束，其中的第一激光束经所述分束器400反射后作为输出光源，第二激光束经所述分束器400透射后入射至聚焦透镜500，并经聚焦透镜500聚焦在全反射镜600上，反射后激光沿原路返回激光源100形成外腔。本申请实施例中，激光源100用于提供光源，激光源100可以采用，但不限于前端面镀抗反膜的激光二极管、无端面抗反膜的激光二极管或分布反馈激光管，本申请实施例中不做具体限定。激光源100的激光射出面朝向准直透镜200，且激光源100的发光点位于准直透镜200的焦点处。准直透镜200用于将激光源100发出的激光转换为平行的激光束，准直本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种外腔半导体激光器，其特征在于，包括：激光源、准直透镜、干涉滤光片、分束器、聚焦透镜和全反射镜；/n所述准直透镜、所述干涉滤光片、所述分束器、所述聚焦透镜和所述全反射镜沿所述激光源的传播光路方向上依次分布；/n所述准直透镜用于将所述激光源发出的激光转换为平行激光束，所述干涉滤光片用于选择性透过特定波长的激光；/n入射至所述分束器的激光束被分束器分成两束，其中的第一激光束经所述分束器反射后作为输出光源，第二激光束经所述分束器透射后后入射至所述聚焦透镜，并经所述聚焦透镜聚焦在所述全反射镜上，反射后的激光沿原路返回至激光源，形成光学外腔。/n

【技术特征摘要】
1.一种外腔半导体激光器，其特征在于，包括：激光源、准直透镜、干涉滤光片、分束器、聚焦透镜和全反射镜；
所述准直透镜、所述干涉滤光片、所述分束器、所述聚焦透镜和所述全反射镜沿所述激光源的传播光路方向上依次分布；
所述准直透镜用于将所述激光源发出的激光转换为平行激光束，所述干涉滤光片用于选择性透过特定波长的激光；
入射至所述分束器的激光束被分束器分成两束，其中的第一激光束经所述分束器反射后作为输出光源，第二激光束经所述分束器透射后后入射至所述聚焦透镜，并经所述聚焦透镜聚焦在所述全反射镜上，反射后的激光沿原路返回至激光源，形成光学外腔。


2.根据权利要求1所述的外腔半导体激光器，其特征在于，所述准直透镜为双凸透镜，激光入射面的曲率半径大于激光出射面的曲率半径，且所述准直透镜的数值孔径NA大于0.5。


3.根据权利要求1所述的外腔半导体激光器，其特征在于，所述干涉滤光片包括第一干涉滤光片和第二干涉滤光片，所述准直透镜、所述第一干涉滤光片、所述第二干涉滤光片和所述分束器沿所述激光源的传播光路方向上依次分布。


4.根据权利要求3所述的外腔半导体激光器，其特征在于，所述第一干涉滤光片允许透过的波长与所述第一干涉滤光片的透过率之间的关系满足洛伦兹线型或者高斯线型，所述第二干涉滤光片允许透过的波长与所述第二干涉滤光片的透过率之间的关系满足洛伦兹线型或者高斯线型。


5.根据权利要求3所述的外腔半导体激光器，其特征在于，入射至所述第一干涉滤光片的激光束与所述第一干涉滤光片的法线之间的夹角与所述激光束的波长之间的关系为其中λ1为透过所述第一干涉滤光片的激光束的波长，θ1为入射至所述第一干涉滤光片的激光束与所述第一干涉滤光片的法线之间的夹角，n1为第一干涉滤光片的有效折射率，λ01为入...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄军超，杜润昌，王新文，于明园，杨林，
申请(专利权)人：成都天奥电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51