一种波长锁定半导体激光器系统技术方案

一种波长锁定半导体激光器系统，包括：第一光纤耦合模块至第N光纤耦合模块，第k光纤耦合模块包括第k传能光纤和若干第k半导体激光发光管；体光栅锁定模块，体光栅锁定模块包括若干第N+1半导体激光发光管、体光栅和第N+1传能光纤；光纤合束器，光纤合束器包括第一输入光纤至第N+1输入光纤、以及输出光纤；第k传能光纤与第k输入光纤与连接，第N+1传能光纤与第N+1输入光纤连接；部分反射结构，设置在输出光纤的输出端面一侧，部分反射结构用于作为若干第一半导体激光发光管至若干第N半导体激光发光管的谐振反馈结构。所述波长锁定半导体激光器系统输出光束的光谱得到窄化。器系统输出光束的光谱得到窄化。器系统输出光束的光谱得到窄化。

【技术实现步骤摘要】
一种波长锁定半导体激光器系统


[0001]本专利技术涉及半导体领域，具体涉及一种波长锁定半导体激光器系统。

技术介绍

[0002]半导体激光器具有效率高、结构紧凑、波长范围宽、成本低、可靠性高等优良特性。然而传统的半导体激光器光谱特性差，光束质量差，直接输出功率和亮度低。然而部分固体激光器、光纤激光器要求半导体激光器输出光束要求具有较窄的线宽。为了对半导体激光器的光谱进行压窄，常采用体布拉格光栅(VBG)作为反射腔镜与高功率半导体激光器构成外腔半导体激光器。
[0003]常用的半导体激光器泵源有单管合束模块和阵列，通过光束整形后进行光纤耦合成为尾纤输出泵源。在进行光谱压窄时常用的结构是将体光栅(VBG)放在单管模块内和阵列出光面之后。在单管模块中，需要每一个模块对应一个体光栅，在阵列中也需要每一个线阵对应一个体光栅，这样增加了大功率泵源中使用的体光栅数量，不仅增加成本，而且增加了调节难度。另外体光栅由于其玻璃材料的原因会对入射激光有一定的吸收，导致体光栅温度升高，这种体布拉格光栅材料的温度效应和高功率密度激光的加热作用，将导致光栅布拉格波长的红移，进而带来其锁定的半导体激光器激射波长的红移，因此在高功率、高亮度半导体激光器的波长锁定中，必须考虑体布拉格光栅温度效应带来的波长偏移问题。当VBG数量增加时，需要对每一个VBG分别进行温度控制，当不能同时精确控制每一个VBG的温度时，将会导致不同模块或线阵被锁定在不同的中心波长，使得最终合束输出光束的光谱展宽。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中波长锁定半导体激光器系统的输出光束的光谱较宽的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种波长锁定半导体激光器系统，包括：第一光纤耦合模块至第N光纤耦合模块，第k光纤耦合模块包括第k传能光纤和若干第k半导体激光发光管；N为大于等于2的整数，k为大于等于1且小于或等于N的整数；体光栅锁定模块，所述体光栅锁定模块包括若干第N+1半导体激光发光管、体光栅和第N+1传能光纤；光纤合束器，所述光纤合束器包括第一输入光纤至第N+1输入光纤、以及输出光纤；第k传能光纤与第k输入光纤与连接，第N+1传能光纤与第N+1输入光纤连接；部分反射结构，设置在所述输出光纤的输出端面一侧，所述部分反射结构用于作为若干第一半导体激光发光管至若干第N半导体激光发光管的谐振反馈结构。
[0006]可选的，所述部分反射结构为与所述输出光纤的输出端面接触的镀膜反射层。
[0007]可选的，所述部分反射结构包括与所述输出光纤的输出端面相对设置的部分反射部分透射镜。
[0008]可选的，还包括：设置在所述输出光纤的输出端面的镀膜增透层，所述镀膜增透层
位于所述部分反射部分透射镜和所述输出光纤之间。
[0009]可选的，所述部分反射结构的反射率为5％～20％。
[0010]可选的，所述体光栅锁定模块还包括：中心波长检测单元，所述中心波长检测单元适于检测第N+1半导体激光发光管发出的激光的中心波长偏移程度；温度控制单元，所述温度控制单元适于根据中心波长偏移程度对所述体光栅进行温度补偿，以降低激光的中心波长偏移。
[0011]可选的，所述温度控制单元包括半导体制冷片和反馈控制件，所述半导体制冷片与所述体光栅接触，所述半导体制冷片适于给所述体光栅进行制冷，所述半导体制冷片还适于给所述体光栅进行制热，所述反馈控制件适于根据所述中心波长检测单元检测到的中心波长偏移程度调节所述半导体制冷片的制冷和制热程度。
[0012]可选的，第k光纤耦合模块还包括：若干第k准直镜、第k聚焦耦合镜单元，第k聚焦耦合镜单元适于将经过所述若干第k准直镜准直之后的若干激光束聚焦耦合至第k传能光纤；若干第k 45
°
反射镜，所述第k 45
°
反射镜适于将经过所述第k准直镜准直之后的激光朝向第k聚焦耦合镜单元反射。
[0013]可选的，若干第N+1准直镜、以及第N+1聚焦耦合镜单元，第N+1聚焦耦合镜单元位于所述体光栅和第N+1传能光纤之间；若干第N+145
°
反射镜，所述第N+1 45
°
反射镜适于将经过所述第N+1准直镜准直之后的激光朝向体光栅反射。
[0014]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0015]本专利技术技术方案提供的波长锁定半导体激光器系统，对于第一光纤耦合模块至第N光纤耦合模块，所述部分反射结构用于作为若干第一半导体激光发光管至若干第N半导体激光发光管的谐振反馈结构，第一光纤耦合模块至第N光纤耦合模块中未设置体光栅。体光栅锁定模块中设置有体光栅作为若干第N+1半导体激光发光管的谐振反馈结构。体光栅锁定了若干第N+1半导体激光发光管的状态下体光栅透射出的激光束依次进入第N+1传能光纤、光纤合束器，激光束达到输出光纤的输出端面时被部分反射结构反射回一部分激光，该反射的激光依次回到输出光纤、输入光纤(第一输入光纤至第N+1输入光纤)，该反射的激光被第一输入光纤至第N+1输入光纤分为若干束反射激光分束，若干束反射激光分束分别对应进入第一传能光纤至第N+1传能光纤，之后进入第一光纤耦合模块至第N光纤耦合模块以及体光栅锁定模块中，进入第k光纤耦合模块的反射激光分束对第k光纤耦合模块中的第k半导体激光发光管进行锁定。其次，对于第一光纤耦合模块至第N光纤耦合模块中的任意一个第k光纤耦合模块，第k光纤耦合模块输出的激光束依次经过第k传能光纤、光纤合束器，第k光纤耦合模块输出的激光束达到输出光纤的输出端面时被部分反射结构反射回一部分激光，该反射的激光依次回到输出光纤、光纤合束器，同样被第一输入光纤至第N+1输入光纤分成(N+1)路反射激光分束，反射激光分束分别进入第一传能光纤至第N+1传能光纤，其中第一传能光纤至第N传能光纤中的反射的激光分别对应回到第一光纤耦合模块至第N光纤耦合模块，第N+1传能光纤中的反射的激光回到体光栅锁定模块，因此对于第一光纤耦合模块至第N光纤耦合模块以及体光栅锁定模块，每一个模块所接受的反馈光，即有自身发出的光，又有来自其余N个模块的光，因此实现模块之间的互锁。体光栅锁定模块由于采用体光栅进行波长锁定，因此体光栅锁定模块的锁定状态不会受到部分反射结构反射光的干扰，因此实现体光栅锁定模块对第一光纤耦合模块至第N光纤耦合模块的锁定，且第一光纤
耦合模块至第N光纤耦合模块的锁定波长与体光栅锁定模块的锁定波长完全一致，因此波长锁定半导体激光器系统的输出光束的光谱得到窄化。
[0016]其次，使用光纤合束器进行激光合束，输出光纤的输出功率得到N+1倍的增加。
[0017]进一步，所述体光栅锁定模块还包括：中心波长检测单元，所述中心波长检测单元适于检测第N+1半导体激光发光管发出的激光的中心波长偏移程度；温度控制单元，所述温度控制单元适于根据中心波长偏移程度对所述体光栅进行温度补偿，以降低激光的中心波长偏移。体光栅锁定模块的中心波长漂移得到控制。当体光栅锁定模块的中心波长漂移得到控制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种波长锁定半导体激光器系统，其特征在于，包括：第一光纤耦合模块至第N光纤耦合模块，第k光纤耦合模块包括第k传能光纤和若干第k半导体激光发光管；N为大于等于2的整数，k为大于等于1且小于或等于N的整数；体光栅锁定模块，所述体光栅锁定模块包括若干第N+1半导体激光发光管、体光栅和第N+1传能光纤；光纤合束器，所述光纤合束器包括第一输入光纤至第N+1输入光纤、以及输出光纤；第k传能光纤与第k输入光纤与连接，第N+1传能光纤与第N+1输入光纤连接；部分反射结构，设置在所述输出光纤的输出端面一侧，所述部分反射结构用于作为若干第一半导体激光发光管至若干第N半导体激光发光管的谐振反馈结构。2.根据权利要求1所述的波长锁定半导体激光器系统，其特征在于，所述部分反射结构为与所述输出光纤的输出端面接触的镀膜反射层。3.根据权利要求1所述的波长锁定半导体激光器系统，其特征在于，所述部分反射结构包括与所述输出光纤的输出端面相对设置的部分反射部分透射镜。4.根据权利要求3所述的波长锁定半导体激光器系统，其特征在于，还包括：设置在所述输出光纤的输出端面的镀膜增透层，所述镀膜增透层位于所述部分反射部分透射镜和所述输出光纤之间。5.根据权利要求1至4任意一项所述的波长锁定半导体激光器系统，其特征在于，所述部分反射结构的反射率为5％～20％。6.根据权利要求1所述的波长锁定半导体激光器系统，其特征在于，所述体光栅锁定模块还包括：中心波长检测单元，所述中心波长检测单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙舒娟，俞浩，王俊，李波，胡燚文，
申请(专利权)人：苏州长光华芯半导体激光创新研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：