一种半导体激光器光谱窄化系统及固体激光器技术方案

本实用新型专利技术提供了一种半导体激光器光谱窄化系统及固体激光器，该系统可以减少半导体激光器系统的光谱宽度同时可以精确控制激光器的输出波长，防止激光器输出波长发生明显波动，保持泵浦效率的稳定。本实用新型专利技术半导体激光器光谱窄化系统包括：控制单元、电源、半导体激光器系统和测试系统。测试系统将检测到的中心波长送入控制单元，控制单元根据所需加载的偏置电流值与中心波长之间的关系作为控制信号，输出控制信号至驱动电源，并且加载相应的偏置电流最终实现光谱窄化。本实用新型专利技术构建的激光器系统，不需要额外的光学元件，即可实现半导体激光器系统的光谱窄化。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体激光器光谱窄化系统及固体激光器
本技术涉及一种半导体激光器系统领域，主要涉及一种半导体激光器系统的光谱窄化以及应用其的固体激光器。
技术介绍
在半导体激光器系统应用领域中，通常需要对半导体激光器系统的光谱进行窄化。通过减少半导体激光器系统的光谱宽度来提高光谱精度，使得激光系统设计者能够改善激光系统的体积、效率、功率和光束质量等参数，同时又减少了该系统的散热成本，因此改善光谱输出特性有利于提高产品质量，减少成本及增加产品的竞争力；同时半导体激光器系统在使用过程中会受到温度影响，通常会导致输出波长发生偏移，偏移率约为0.2~0.3nm/℃，这种偏移使得半导体激光器系统的发射谱和激光介质的吸收谱重叠程度发生变化，从而导致激光器系统输出波长发生波动，导致泵浦效率下降。然而，精确的控制波长使光谱窄化能使半导体激光器系统的发射谱和激光介质的吸收谱发生重叠，防止半导体激光器系统输出特性发生波动，保持泵浦效率的稳定。针对半导体激光器系统的光谱窄化，目前已有的研究中大多集中在半导体激光器巴条或叠阵系统中，然而对由多个激光器单元组成的半导体激光器系统的光谱窄化的研究相对较少。目前，光谱窄化技术主要集中在半导体激光器巴条或者叠阵中，例如中国专利申请“CN201210591414.7-窄光谱高功率半导体激光器叠阵及其制备方法”提出了根据制冷方式对半导体激光器叠阵进行模拟实验，通过对叠阵产品进行仿真模拟出不同区域温度分布，首先，测量每一个巴条的冷中心波长；其次，挑选并排布芯片，将冷中心波长较大的芯片置于仿真模拟出的巴条或叠阵温度较低的区域，将冷中心波长较小的芯片置于仿真模拟出巴条或叠阵温度较高的区域；最后，通过调节不同巴条波长与对应区域温度进行匹配，这样组合的激光巴条或叠阵能够实现波长一致输出，最终实现光谱窄化。然而，该方法的缺陷在于：（1）首先实验很难准确模拟半导体激光器叠阵各个区域温度分布；（2）其次叠阵光谱宽度除了受温度影响外还受巴条应力（包括压应力和拉应力）的影响；（3）最后虽然该方法能够实现单个叠阵的光谱窄化，但是只能应用于叠阵产品，无法应用到多个激光器单元组成的激光器系统中。由于组成激光器系统的各激光器单元的光谱中心不一致，导致组成的半导体激光器系统的光谱会有明显的展宽。
技术实现思路
为了减少半导体激光器系统的光谱宽度，本技术的目的在于提供一种半导体激光器系统的光谱窄化系统，同时该系统也保证了半导体激光器系统的波长稳定输出。本技术的技术方案如下：一种半导体激光器光谱窄化系统，该系统包括：电源以及半导体激光器系统；所述半导体激光器系统包括至少两个激光器单元，所述电源用于为激光器单元供电，还用于对激光器单元施加不同的补偿偏置电流，使得半导体激光器系统的输出波长一致，实现光谱窄化。所述电源对激光器单元施加的不同的补偿偏置电流，具体为：（1）各激光器单元的补偿偏置电流均不同，或者（2）部分激光器单元的补偿偏置电流不同。优选的，补偿偏置电流范围为0~4A。所述电源具体包括一台或者多台电流源，所述电流源用于给一个激光器单元或者同时给多个激光器单元供电。所述电源为可调节正向偏置电流的驱动电流源，具体形式为：（1）能够同时输出补偿偏置电流和驱动电流的脉冲电流源，或者（2）由相互独立的补偿偏置电流源和驱动电流源组成。所述补偿偏置电流输出形式为脉冲偏置电流或者直流偏置电流。所述激光器单元具体为半导体激光器巴条，或者为半导体激光器叠阵。所述各激光器单元的补偿偏置电流与各激光器单元的中心波长有关。准确测量组成半导体激光器系统的各个激光器单元的光谱，得出每一个激光器单元的中心波长；将所有激光器单元的中心波长由小到大进行排序，计算每一个激光器单元的中心波长与最大中心波长的差值；通过测量偏置电流与中心波长之间的关系，得出中心波长随偏置电流的漂移系数；依据激光器的中心波长随偏置电流的漂移系数，对各激光器单元施加不同的补偿偏置电流，使得半导体激光器系统的输出波长一致，中心波长差异小于0.05nm视为一致，实现光谱窄化。所述的半导体激光器光谱窄化系统，还包括测试系统，所述测试系统包括光谱仪和采集器用于检测激光器单元的中心波长。所述的半导体激光器光谱窄化系统，还包括控制单元，所述控制单元用于根据测试系统检测中心波长，输出控制信号至电源来对不同的激光器单元加载相应的偏置电流实现波长控制，进而实现光谱窄化。本技术还提出一种固体激光器，包含所述的半导体激光器系统的光谱窄化系统，还包括激光晶体，所述激光晶体用于在所述半导体激光器光谱窄化系统输出的窄光谱激光的泵浦下输出固体激光。与现有技术相比，本技术的有益效果如下：（1）本技术方案使用光谱信号进行反馈，通过控制单元按照中心波长与目标波长的差值精确控制偏置电流，更加直接、灵活、不受各种条件制约；（2）该系统结构简明，不需要额外的加热或制冷元器件，也不需要额外的光学元器件，即可实现半导体激光器系统输出波长稳定，进而实现光谱窄化，保持泵浦效率的稳定。附图说明图1为本技术的结构示意图；图2为本技术的原理示意图；附图标号说明：1-控制单元，2-电源，3-半导体激光器系统，4-采集器，5-光谱仪。具体实施方式结合附图对本技术作进一步详细说明，图1为本技术的结构示意图。本技术提出一种半导体激光器光谱窄化系统，包括：电源2以及半导体激光器系统3；所述半导体激光器系统3包括至少两个激光器单元，所述电源用于为激光器单元供电，其特征在于，所述电源还用于对激光器单元施加不同的补偿偏置电流，使得半导体激光器系统的输出波长一致，实现光谱窄化。需要说明的是：所述的输出波长一致，理解为各激光器单元输出的中心波长差值小于1nm,优选的，前述差值小于0.05nm。所述补偿偏置电流输出形式为脉冲偏置电流或者直流偏置电流。所述电源为可调节正向偏置电流的驱动电流源，具体形式为：（1）能够同时输出补偿偏置电流和驱动电流的脉冲电流源，或者（2）由相互独立的补偿偏置电流源和驱动电流源组成，具体的，所述电源包括输出补偿偏置电流的第一电流源和输出驱动脉冲电流的第二电流源。所述电源具体包括一台或者多台电流源，所述电流源用于给一个激光器单元或者同时给多个激光器单元供电。需要说明的是，所述的电流源与激光器单元并非一一对应的关系，一台电流源可以有多路输出同时给多个激光器单元供电；可选的，一台电流源具有多路补偿电流输出和多路驱动脉冲电流输出，以满足多个激光器单元的供电以及使其输出波长一致。可选的，所述激光器单元具体为半导体激光器巴条，或者半导体激光器叠阵。需要说明的是，所述半导体激光器叠阵为多个半导体激光器巴条的组合。基于此，所述的半导体激光器系统可以为多个单巴半导体激光器的排列，或者为由多个半导体激光器巴条封装而成的叠阵，或者为由多个半导体激光器叠阵组成的半导体激光器面阵。所述激光器单元可选用宏通道水冷却型方式或者传导本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体激光器光谱窄化系统，该系统包括：电源以及半导体激光器系统；所述半导体激光器系统包括至少两个激光器单元，所述电源用于为激光器单元供电，其特征在于，所述电源还用于对激光器单元施加不同的补偿偏置电流，使得半导体激光器系统的输出波长一致，实现光谱窄化。/n

【技术特征摘要】
1.一种半导体激光器光谱窄化系统，该系统包括：电源以及半导体激光器系统；所述半导体激光器系统包括至少两个激光器单元，所述电源用于为激光器单元供电，其特征在于，所述电源还用于对激光器单元施加不同的补偿偏置电流，使得半导体激光器系统的输出波长一致，实现光谱窄化。


2.根据权利要求1所述的半导体激光器光谱窄化系统，其特征在于：所述电源对激光器单元施加的不同的补偿偏置电流，具体为：各激光器单元的补偿偏置电流均不同，或者为：部分激光器单元的补偿偏置电流不同。


3.根据权利要求2所述的半导体激光器光谱窄化系统，其特征在于：所述电源具体包括一台或者多台电流源，所述电流源用于给一个激光器单元或者同时给多个激光器单元供电。


4.根据权利要求3所述的半导体激光器光谱窄化系统，其特征在于：所述电源为可调节正向偏置电流的驱动电流源，具体形式为：（1）能够同时输出补偿偏置电流和驱动电流的脉冲电流源，或者（2）由相互独立的补偿偏置电流源和驱动电流源组成。


5.根据权利要求1-4之一所述的半导体激光器光谱窄化系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩洋，孙李辰，袁科，
申请(专利权)人：西安域视光电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西;61