一种蓝光半导体外腔反馈自适应调节的窄线宽压缩装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种蓝光半导体外腔反馈自适应调节的窄线宽压缩装置。该装置包括：准直系统、反射阵列、线宽压缩系统和检测反馈系统；准直系统包括蓝光单管阵列和快慢轴准直镜组；反射阵列将经过快慢轴准直镜组后输出的蓝光激光束反射后入射到闪耀光栅上；线宽压缩系统包括闪耀光栅和输出耦合镜；闪耀光栅设置在自适应调节架的光栅安置板上；自适应调节架还包括调节柱和定位杆，多方向调整闪耀光栅的俯仰角；输出耦合镜将经过闪耀光栅衍射后的多束蓝光激光束耦合成输出光束；检测反馈系统检测输出光束的功率、波长和线宽，调整自适应调节架从而调整闪耀光栅的俯仰角。实现高功率、窄线宽、可调谐、高稳定性、高光束质量的半导体蓝光输出。输出。输出。

【技术实现步骤摘要】
一种蓝光半导体外腔反馈自适应调节的窄线宽压缩装置


[0001]本专利技术属于半导体激光光栅外腔
，更具体地，涉及一种蓝光半导体外腔反馈自适应调节的窄线宽压缩装置。

技术介绍

[0002]半导体激光器的应用范围覆盖了整个光电子学领域，已成为当今光电子科学的核心技术。由于半导体激光器的体积小、结构简单、输入能量低、寿命较长、易于调制以及价格较低廉等优点，使得它目前在光电子领域中应用非常广泛，已受到世界各国的高度重视。但随着人们对光束质量要求的提高，半导体激光器单元输出功率小(<30W)、线宽较宽(>1nm)、光束质量差(快慢轴光束质量差别大)、功率密度低等缺点导致其很难作为晶体泵浦光源直接应用。因此，如何同时获得高功率、窄线宽、可调谐、高稳定性、高光束质量的半导体激光输出已成为国际上的重大瓶颈技术问题。
[0003]近年来，为研究窄线宽的蓝光半导体激光输出，国内外研究人员采用不同光栅作为外腔反馈元件的半导体激光器已有不少报道。相比于分布布拉格反射式(DBR，Distributed Bragg Reflector)和分布反馈式(DFB，Distributed Feed Back)激光器，光栅外腔型半导体激光器的模式简单、频率稳定性高，在激光加工、深紫外倍频、气体探测、大容量信息存储等许多领域都有重要应用。传统的外腔主要分为Littrow和Littman两种结构：Littrow结构使用光栅的一级衍射光为输出光，零级衍射光为反馈光，注入LD有源区，使光栅选出的模式在竞争中获得优势；Littman结构使用光栅的零级衍射光为输出光，一级衍射光通过反射镜打回光栅，再次衍射的一级衍射光是反馈光。
[0004]然而，在这两种传统结构中，大多使用全息衍射光栅作为分光反馈器件，而平面反射式全息衍射光栅的抗损伤阈值较低，无法实现高功率蓝光输出，且光束输出过程中容易受到温度，调节误差等因素的影响，输出蓝光稳定性较差。因此，存在现有蓝光单管/阵列光束质量差，以及现有光栅外腔结构使用光栅的抗损伤阈值较低，无法实现高功率蓝光输出且输出光束稳定性较差的问题。

技术实现思路

[0005]针对相关技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供了一种蓝光半导体外腔反馈自适应调节的窄线宽压缩装置，旨在解决现有蓝光单管/阵列光束质量差，以及现有光栅外腔结构使用光栅的抗损伤阈值较低，无法实现高功率蓝光输出且输出光束稳定性较差的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种蓝光半导体外腔反馈自适应调节的窄线宽压缩装置，包括：准直系统、反射阵列、线宽压缩系统和检测反馈系统；
[0007]所述准直系统包括蓝光单管阵列和快慢轴准直镜组，所述蓝光单管阵列用于激发等间距等功率的蓝光激光束，所述快慢轴准直镜组用于对所述蓝光激光束进行准直，并减小所述蓝光激光束的发散角；
[0008]所述反射阵列用于将经过所述快慢轴准直镜组后输出的蓝光激光束反射后入射
到闪耀光栅上；
[0009]所述线宽压缩系统包括闪耀光栅和输出耦合镜；所述闪耀光栅用于压缩入射的蓝光激光束的线宽，所述闪耀光栅设置在自适应调节架的光栅安置板上；所述自适应调节架还包括设置在所述光栅安置板四个角的调节柱，以及设置在所述光栅安置板中心的定位杆，所述调节柱和所述定位杆用于多方向调整所述闪耀光栅的俯仰角，以使入射的蓝光激光束的入射角满足所述闪耀光栅的最大效率衍射角度；所述输出耦合镜用于将经过所述闪耀光栅衍射后的多束蓝光激光束耦合成输出光束；
[0010]所述检测反馈系统用于检测所述输出光束的功率、波长和线宽，进行数据分析，并根据分析结果控制所述自适应调节架从而多方向调整所述闪耀光栅的俯仰角。
[0011]可选的，所述自适应调节架还包括承载轴；
[0012]所述调节柱通过杆杠与所述承载轴连接；
[0013]所述定位杆的一端设置在所述承载轴上，所述定位杆的另一端通过铰链设置在所述光栅安置板的中心，用于在调节所述闪耀光栅的角度时，以使所述闪耀光栅上光束射入的位置始终保持不变；
[0014]所述承载轴通过主支架与底座相连，所述底座通过第一控制线与所述检测反馈系统连接，所述第一控制线用于将所述检测反馈系统的控制信号传输至所述承载轴进行控制，还可控制所述底座在滑轨上移动。
[0015]可选的，所述检测反馈系统包括分别与第一半透半反镜、第二半透半反镜和第三半透半反镜相连接的功率检测计、波长检测计和线宽检测计，以及与功率检测计、波长检测计和线宽检测计相连接的上位机；
[0016]所述输出光束依次通过所述第一半透半反镜、所述第二半透半反镜和第三半透半反镜；被所述第一半透半反镜反射的光束被所述功率检测计接收，得到功率图像；被所述第二半透半反镜反射的光束被所述波长检测计接收，得到波长图像；被所述第三半透半反镜反射的光束被所述线宽检测计接收，得到线宽图像；
[0017]所述上位机接收所述功率图像、所述波长图像和所述线宽图像，经过处理后得到调节量，并由所述第一控制线传输至所述自适应调节架。
[0018]可选的，所述窄线宽压缩装置还包括水冷系统；所述水冷系统包括冷水管和水冷机；
[0019]所述冷水机通过所述冷水管分别与所述蓝光单管阵列和所述自适应调节架上的进水口和出水口连接，所述水冷机还通过所述第二控制线与所述上位机连接，所述水冷机用于对所述蓝光单管阵列和所述自适应调节架上设置的闪耀光栅散热。
[0020]可选的，入射到所述闪耀光栅的蓝光激光束经过衍射，负一级衍射光脱离系统，正一级衍射光经过所述输出耦合镜，其中透射光为输出光，反射光为反馈光，所述反馈光反射经过所述闪耀光栅形成二次衍射，并通过原光路返回注入蓝光单管阵列的有源区，再次进行线宽压缩。
[0021]可选的，所述窄线宽压缩装置还包括沿光路方向设置在所述第三半透半反镜后方的聚焦镜，用于将所述第三半透半反镜透过的光束汇聚后入射到光纤中。
[0022]可选的，所述窄线宽压缩装置中的各个光学透镜的中轴线都与光束中轴线重合，且都镀有蓝光的增透膜。
[0023]可选的，所述窄线宽压缩装置还包括扩束系统；
[0024]所述扩束系统包括两个凸透镜，所述扩束系统沿光路方向设置在所述准直系统后，用于将经过快慢轴准直后的蓝光激光束再次准直，压缩发散角。
[0025]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
[0026]1、本专利技术提供的蓝光半导体外腔反馈自适应调节的窄线宽压缩装置，使用闪耀光栅作为激光外腔的光学反馈元件，由于闪耀光栅对闪耀波长的一级衍射效率可达90％以上，能够极大的提高激光输出效率，实现高功率的激光输出。
[0027]2、本专利技术提供的蓝光半导体外腔反馈自适应调节的窄线宽压缩装置，闪耀光栅设置在自适应调节架的光栅安置板上，自适应调节架可根据检测反馈系统的分析结果进行调整，从而多方向调整闪耀光栅的俯仰角，得到目标输出功率、波长和线宽的光束。
[0028]3、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种蓝光半导体外腔反馈自适应调节的窄线宽压缩装置，其特征在于，包括：准直系统、反射阵列、线宽压缩系统和检测反馈系统；所述准直系统包括蓝光单管阵列和快慢轴准直镜组，所述蓝光单管阵列用于激发等间距等功率的蓝光激光束，所述快慢轴准直镜组用于对所述蓝光激光束进行准直，并减小所述蓝光激光束的发散角；所述反射阵列用于将经过所述快慢轴准直镜组后输出的蓝光激光束反射后入射到闪耀光栅上；所述线宽压缩系统包括闪耀光栅和输出耦合镜；所述闪耀光栅用于压缩入射的蓝光激光束的线宽，所述闪耀光栅设置在自适应调节架的光栅安置板上；所述自适应调节架还包括设置在所述光栅安置板四个角的调节柱，以及设置在所述光栅安置板中心的定位杆，所述调节柱和所述定位杆用于多方向调整所述闪耀光栅的俯仰角，以使入射的蓝光激光束的入射角满足所述闪耀光栅的最大效率衍射角度；所述输出耦合镜用于将经过所述闪耀光栅衍射后的多束蓝光激光束耦合成输出光束；所述检测反馈系统用于检测所述输出光束的功率、波长和线宽，进行数据分析，并根据分析结果控制所述自适应调节架从而多方向调整所述闪耀光栅的俯仰角。2.如权利要求1所述的窄线宽压缩装置，其特征在于，所述自适应调节架还包括承载轴；所述调节柱通过杆杠与所述承载轴连接；所述定位杆的一端设置在所述承载轴上，所述定位杆的另一端通过铰链设置在所述光栅安置板的中心，用于在调节所述闪耀光栅的角度时，以使所述闪耀光栅上光束射入的位置始终保持不变；所述承载轴通过主支架与底座相连，所述底座通过第一控制线与所述检测反馈系统连接，所述第一控制线用于将所述检测反馈系统的控制信号传输至所述承载轴进行控制，以及控制所述底座在滑轨上移动。3.如权利要求2所述的窄线宽压缩装置，其特征在于，所述检测反馈系统包括分别与第一半透半反镜、第二半透半反镜和第三半透半反镜相连接的功率检测计、波长检测计和线宽检测计，以及与功率检测计、...

【专利技术属性】
技术研发人员：王平，段长城，王修正，夏燃，肖瑜，徐刚，唐霞辉，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：