一种窄线宽稳光谱半导体激光器制造技术

本发明专利技术公开了一种窄线宽稳光谱半导体激光器，属于半导体激光技术领域，解决了现有技术中VBG衍射效率低、中心波长温漂大、泵浦效率低的问题，包括激光整形模块，激光整形模块包括沿光轴方向依次设置的半导体激光单元、快轴准直镜以及慢轴准直镜，慢轴准直镜后端设有倾斜设置的激光反射镜，激光反射镜后端设有倾斜设置的分光镜。本发明专利技术采用折叠式外腔反馈结构，通过分光镜将部分小功率激光反射至体布拉格光栅VBG上，实现激光线宽窄化的同时中心波长的温漂小，可靠性高，而且该结构应用于多半导体激光单元的耦合模块中，有效解决多激光单元照射至体布拉格光栅后出现的中心波长温漂现象，从而使激光器泵浦效率高，可靠性高。可靠性高。可靠性高。

【技术实现步骤摘要】
一种窄线宽稳光谱半导体激光器


[0001]本专利技术属于半导体激光
，具体地说，尤其涉及一种窄线宽稳光谱半导体激光器。

技术介绍

[0002]单管合束的半导体激光器，因其体积小、效率高、可靠性好等优点，被广泛应用于激光照明、激光加工、激光医疗以及作为泵浦固体激光器、碟片激光器、光纤激光器等的泵浦光。目前，半导体激光器研究重点多集中于功率和光束质量，但随着其应用的不断拓展，无论是作为泵浦源，还是直接应用光源，光谱特性愈加重要。从泵浦角度出发，窄线宽稳光谱意味着更高的泵浦效率，从直接应用出发，在相同光谱范围耦合更多激光单元，更有利于获得更高的激光功率和功率密度。商用半导体激光器作为泵浦源，存在的主要问题是典型光谱宽度通常为2～5nm，中心波长温漂现象严重，当工作物质吸收光谱很窄时，泵浦光谱与吸收光谱无法严格匹配，因此，无法直接在该领域开展应用，必须通过技术手段窄化半导体激光的光谱宽度，同时控制好中心波长。
[0003]基于体布拉格光栅VBG的外腔反馈结构可以有效窄化自由运转半导体激光器的线宽，外腔反馈结构主要由半导体激光芯片、光束整形透镜以及体布拉格光栅VBG组成，其窄化原理为：自由运转的半导体激光经过光束整形透镜准直后入射到体布拉格光栅VBG上，前腔面增透的半导体激光芯片提供增益介质和后腔面，体布拉格光栅VBG作为谐振腔的前腔面，电激励作用下实现粒子数反转，体布拉格光栅VBG反馈光作为种子光，经谐振放大输出形成激光。
[0004]现有技术中，体布拉格光栅VBG放置于主光路中，衍射效率通常为5～20％，半导体激光芯片的全部功率照射到VBG上，由于VBG材质为光敏玻璃，吸收高功率激光后会出现自身衍射波长的漂移，进而导致线宽窄化后的激光中心波长产生严重的温度漂移现象，影响泵浦效率。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对现有技术存在的不足，提供了一种VBG衍射效率高、中心波长温漂小、泵浦效率高的窄线宽稳光谱半导体激光器。
[0006]为了实现上述技术目的，本专利技术窄线宽稳光谱半导体激光器采用的技术方案为：
[0007]一种窄线宽稳光谱半导体激光器，包括激光整形模块，所述激光整形模块包括沿光轴方向依次设置的半导体激光单元、快轴准直镜以及慢轴准直镜，所述快轴准直镜用于对快轴方向上的发散角进行准直，所述慢轴准直镜用于对慢轴方向上的发散角进行准直，所述慢轴准直镜后端设有倾斜设置的激光反射镜，所述激光反射镜镜面与主光路之间成135
°
夹角，所述激光反射镜后端设有倾斜设置的分光镜，所述分光镜镜面与主光路之间成45
°
夹角，所述分光镜侧部设有体布拉格光栅VBG，所述体布拉格光栅VBG的中心法线与主光路相垂直。
[0008]优选的，所述激光整形模块数量不小于1，当所述激光整形模块数量大于1时，多组激光整形模块按阶梯法，沿主光路由高到低依次排列。
[0009]优选的，所述半导体激光单元为单发光点的单管激光器或多发光点的线阵激光器。
[0010]优选的，所述分光镜的镀膜分光比为任意值。
[0011]优选的，所述分光镜的透过功率占比≧95％，反射至体布拉格光栅VBG上的功率占比≦5％。
[0012]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0013]本专利技术采用折叠式外腔反馈结构，通过分光镜将部分小功率激光反射至体布拉格光栅VBG上，实现激光线宽窄化的同时中心波长的温漂小，可靠性高，而且该结构应用于多半导体激光单元的耦合模块中，有效解决多激光单元照射至体布拉格光栅后出现的中心波长温漂现象，从而使激光器泵浦效率高，可靠性高。
附图说明
[0014]图1是现有技术一的结构示意图；
[0015]图2是现有技术二的结构示意图；
[0016]图3是本专利技术中实施例一的结构示意图；
[0017]图4是本专利技术中实施例二的结构示意图。
[0018]图中：1.半导体激光单元；2.快轴准直镜；3.慢轴准直镜；4.激光反射镜；5.分光镜；6.体布拉格光栅VBG。
具体实施方式
[0019]下面结合附图和具体实施方式，对专利技术进一步说明：
[0020]如图1所示，现有技术中窄线宽半导体激光器包括沿光轴依次设置的半导体激光单元、快轴准直镜以及慢轴准直镜，慢轴准直镜后端倾斜设置有激光反射镜，激光反射镜后端设置有体布拉格光栅VBG，体布拉格光栅VBG沿主光路设置，半导体激光单元、快轴准直镜以及慢轴准直镜的中心法线与主光路方向相垂直。
[0021]该激光器中半导体激光单元出光后，激光经快轴准直镜对快轴方向的发散角进行准直，再经慢轴准直镜对慢轴方向的发散角进行准直，准直后的激光入射至激光反射镜上改变激光传输方向，随后再入射至体布拉格光栅VBG上进行外腔反馈，实现线宽窄化和中心波长锁定，但该激光器中体布拉格光栅VBG设置于主光路中，随着工作电流的增加，高功率激光会直接照射到体布拉格光栅VBG上，体布拉格光栅VBG吸热后会导致外腔反馈后的中心波长出现漂移，进而难以实现中心波长的稳定性要求。
[0022]如图2所示，现有技术中高功率半导体激光器，包括沿主光路依次设置的多组激光器单元，末端激光器单元后端设有体布拉格光栅VBG，体布拉格光栅VBG沿主光路方向设置，激光器单元包括沿光轴依次设置的半导体激光单元、快轴准直镜以及慢轴准直镜，慢轴准直镜后端设有倾斜设置的激光反射镜，半导体激光单元、快轴准直镜以及慢轴准直镜的中心法线与主光路相垂直。
[0023]为了获得更高功率激光输出，将半导体激光空间合束，采用阶梯反射镜法排列，利
用激光反射镜对半导体激光单元进行反射后在快轴方向进行叠加，因此，半导体激光单元之间需要有一定的高度差，即通过机械阶梯的方法，机械加工件按照设定的高度差进行加工，而空间合束后，所有的激光直接入射到体布拉格光栅VBG进行外腔反馈，锁定光谱。
[0024]但随着半导体激光单元数量的增多，激光总功率增多，当体布拉格光栅VBG放置于主光路上时，中心波长的稳定性更加难以控制，因此，该激光器不利于功率的扩展，无法兼顾高功率输出和激光光谱的稳定性。
[0025]如图3—图4所示，一种窄线宽稳光谱半导体激光器，包括激光整形模块，所述激光整形模块包括沿光轴方向依次设置的半导体激光单元1、快轴准直镜2以及慢轴准直镜3，所述半导体激光单元1为单发光点的单管激光器或多发光点的线阵激光器，所述快轴准直镜2用于对快轴方向上的发散角进行准直，所述慢轴准直镜3用于对慢轴方向上的发散角进行准直，所述慢轴准直镜3后端设有倾斜设置的激光反射镜4，所述激光反射镜4镜面与主光路之间成135
°
夹角，所述激光反射镜4后端设有倾斜设置的分光镜5，所述分光镜5镜面与主光路之间成45
°
夹角，所述分光镜5侧部设有体布拉格光栅VBG6，所述分光镜的镀膜分光比为任意值，所述分光镜的透过功率占比≧95％，反射至体布拉格光栅VBG上的功率占比≦5％，将分光镜的透过功率占比设置为不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种窄线宽稳光谱半导体激光器，包括激光整形模块，其特征在于：所述激光整形模块包括沿光轴方向依次设置的半导体激光单元、快轴准直镜以及慢轴准直镜，所述快轴准直镜用于对快轴方向上的发散角进行准直，所述慢轴准直镜用于对慢轴方向上的发散角进行准直，所述慢轴准直镜后端设有倾斜设置的激光反射镜，所述激光反射镜镜面与主光路之间成135
°
夹角，所述激光反射镜后端设有倾斜设置的分光镜，所述分光镜镜面与主光路之间成45
°
夹角，所述分光镜侧部设有体布拉格光栅VBG，所述体布拉格光栅VBG的中心法线与主光路相...

【专利技术属性】
技术研发人员：单肖楠，韩金樑，张万里，董昊，王思宇，刘昀轩，
申请(专利权)人：扬州扬芯激光技术有限公司，
类型：发明
国别省市：