本发明专利技术提供了一种获得高功率激光的宽带调制的方法，使多个半导体激光ＬＤ单元以非锁相形式发出激光，入射到与所述ＬＤ单元相对应的多个电吸收调制单元中；将宽带ＲＦ调制信号并联加载于所述各个ＥＡＭ单元上分别对所述各个ＬＤ单元的输出光进行光强调制；使用多个光放大单元分别对各个调制后的激光输出进行线性放大；使上述多个ＬＤ单元、ＥＡＭ单元和光放大单元组成的多个放大调制发光单元以面阵形式输出激光；然后对输出光束进行准直和校正。本发明专利技术还提供一种小型集成化的宽带调制高功率激光光源装置及其构成方法。本发明专利技术能够输出覆盖整个半导体激光波段的强度调制高功率激光，具有较高的调制带宽、调制频率、调制深度以及好的光束质量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体激光调制领域，特别是涉及一种获得高功率(至少为瓦级)外 调制激光输出的方法和一种小型集成化高功率外调制光源装置。
技术介绍
在现代激光主动成像系统中，为了进行远距离、高精度的目标成像，对高功率激光 发射机的输出进行宽带的光强调制是其中的一个关键，这要求我们设计并采用合适的激光 强度调制方法。而以目前来讲，获得宽带调制的高功率激光仍是一个难点。在现有技术中， 最初的调制方案是采用电源直接调制方式对808nm的高功率半导体激光进行内调制，并且 在主动成像系统中获得了一些实验结果。但是，这种调制方法在出光功率、调制速率、带宽 等方面都具有很大的瓶颈，难以满足远距离、高精度激光成像系统的需求。目前用于调制式激光主动成像系统的最有希望的光束调制方法是“外调制”，我们 将其概括分为“直接外调制”和“间接外调制”两类。“直接外调制”是指利用电光、声光等 效应直接对高功率激光进行强度调制。“间接外调制”则是指首先对低功率激光进行调制作 为“种子”光，然后再对“种子”光输出进行光放大的调制方式。“直接外调制”包括体调制和波导调制。对于体调制，由于采用大块晶体作为光束 调制的媒介，调制光功率达到十数瓦以上的高功率是没有问题的。但是，它需要很高的半波 电压(高达上百伏)是其最大的缺陷，这意味着系统的功率消耗水平将大大增加，负担大大 加重。再加上这种器件的调制带宽往往受到较大限制，体积较大、高频调制时效率低，也不 易获得好的输出光束质量，所以这种调制方法对于高功率激光的宽带调制来讲是难以实用 的。对于波导调制，由于波导的长度远大于其截面宽度，因而半波电压可以降低到仅有几 伏，光纤内进行光合束也要简单得多，可以保证很好的光束质量。但是由于波导截面很小， 为避免光损伤，一般被调制的光功率达到数百毫瓦已经很难。“间接外调制”可归结为使用“种子”激光+光纤放大的方案来实现高功率的宽带 调制激光输出，即首先利用波导调制的良好调制特性，对低功率水平的半导体激光进行调 制来作为种子激光，然后使用光放大器对输入到它之中的种子光进行放大获得高功率的调 制激光。目前，“种子”激光一般是采用半导体激光(LD)与M-Z = LiNbO3波导调制器的组合 来实现。光放大器则使用性能良好的高增益掺稀土类光纤放大器。掺稀土类光纤放大的技 术目前相对较为成熟，尤其是 1550nm 的EDFA (Erbium-doped Optical Fiber Amplifier，掺 铒光纤放大器)，已在光纤通信的信号中继中取得非常成功的应用。对掺铒光纤放大器来 讲，目前所见的最大输出光平均功率可以达到相对较高的40dBm(10w)。然而，目前只有很 少的光波段具有与之相应的放大光纤(例如掺铒1550nm，掺镨1310nm)，也就是说，采用 光纤放大的方法并不能获得所有波段的调制光。对于激光主动成像系统来讲，处于大气窗 口的激光波段是十分重要的，然而，光纤放大对光波段的限制严重制约了正在兴起的光强 调制式激光成像系统的拓展。例如，同处大气窗口，808nm波段相比1550nm波段也同样具 有很好的空间传输特性，而基于上述分析，受光纤放大器内部的放大光纤的限制，目前还没有能够放大波长为808nm的激光的光纤放大器。因此，对于现有技术中利用光纤放大器放 大“种子”光实现间接调制的方案事实上目前还无法满足许多重要波段的高功率激光调制 需求。另外，光纤类产品在太空中的激光成像系统中的应用也会受到空间辐射的影响，这也 进一步限制了 “间接调制”的可能应用范围。
技术实现思路
本专利技术提出一种获得宽带调制的高功率激光的方法以及相应的光源装置。这种方 法所输出的激光，其波段原则上几乎可以覆盖半导体激光的所有波段，而不会受到光纤放 大器的波段限制和输出光功率限制，其用途主要是为激光成像系统提供性能良好的强度调 制激光光源。为实现上述目的，本专利技术一方案提供了获得高功率外调制激光输出的方法，技术 方案为使多个半导体激光LD单元以非锁相形式发出激光，入射到与所述LD单元相对应的 多个电吸收调制(Electro-absorption Modulator，以下简称EAM)单元中；将宽带RF调制 信号并联加载于所述各个EAM单元上分别对所述各个LD单元的输出光进行光强调制；使用 多个光放大单元分别对各个调制后的激光输出进行线性放大；对上述多个LD单元、EAM单 元和光放大单元进行组合使其以面阵形式输出激光；然后对输出光束进行准直和校正。本专利技术的另一方案提供了一种小型集成化高功率外调制光源装置及其构成方法， 该小型集成化高功率外调制光源装置包括多个半导体激光单元和多个电吸收调制单元， 它们生长在同一块衬底上构成电吸收调制激光线阵；将所获得的电吸收调制激光线阵键合 于热沉上，可构成电吸收调制激光线阵条；将多个电吸收调制激光线阵条以一定间隔(一 般为1.6mm)层叠堆积和固定在同一块大热沉上，组成二维阵列形式的电吸收调制激光发 射面阵；在电吸收调制激光发射面阵的输出端处集成上面阵排列的该波段半导体光放大 器；最后，对放大后的电吸收调制激光发射面阵的输出端放置光束准直和校正器件。根据本专利技术实施例提供的获得宽带调制高功率激光输出的方法和相应的光源装 置，是建立在电吸收调制原理和高功率半导体阵列激光器的实现原理而提出的。可以说，使 用本专利技术实施例所提供的方法和装置原则上可以输出所有半导体激光波段的高功率的调 制激光。附图说明图1为根据本专利技术一实施方式的获得宽带调制的高功率激光输出的方法流程图；图2为根据本专利技术一实施例提供的小型集成化宽带调制高功率激光光源装置的 构成方法的流程图；图3为根据本专利技术实施例提供的小型集成化宽带调制高功率激光光源装置的EML 单元的结构示意图；图4为根据本专利技术实施例提供的小型集成化高功率外调制光源装置的EML线阵条 的结构示意图；图5为根据本专利技术实施例提供的小型集成化高功率外调制光源装置的二维层叠 EML阵列的结构示意图；图6为根据本专利技术实 施例提供的小型集成化高功率外调制光源装置的EML面阵示意图；图7为根据本专利技术实施例提供的小型集成化高功率外调制光源装置的结构示意 图。具体实施例方式下面结合附图，对本专利技术实施例做进一步说明。图1为根据本专利技术一实施方式的获得高功率外调制激光输出的方法的流程图。如图所示，本专利技术一实施例提供的一种获得宽带调制的高功率激光输出的方法包括以下步 骤步骤S11，利用多个LD单元分别以非锁相的形式发出激光。各个LD单元上覆有电 极，将驱动电流信号并联加载到各个LD单元的电极上，驱动LD单元来获得激光。各个LD 单元之间不进行锁相，这就使得各个LD单元的输出光的初始相位杂乱。将各个LD单元所 发出的激光分别入射到与之相对应的多个电吸收调制(Electro-absorption Modulator, 以下简称EAM)单元中。步骤S12，将宽带RF调制信号并联加载于各个EAM单元的电极上，来分别对各个 LD单元的输出光进行光强调制，获得多个电吸收调制的激光输出。RF调制电源以并联形式 加载于各个EAM单元，无需较高的RF调制电压，既可实现高调制带宽和高调制频率。步骤S13，使用多个光放大单元对各个电吸收调制的激光输出分别进行线性放大， 使得各本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种获得宽带调制的高功率激光输出的方法，包括步骤：使多个半导体激光ＬＤ单元以非锁相形式发出激光，入射到与所述ＬＤ单元相对应的多个电吸收调制ＥＡＭ单元中；将宽带ＲＦ调制信号并联加载于所述各个ＥＡＭ单元上，分别对所述各个ＬＤ单元的输出光进行光强调制；使用多个光放大单元分别对各个调制后的激光进行线性放大；使上述多个ＬＤ单元、ＥＡＭ单元和光放大单元组成的多个放大调制发光单元以面阵形式输出激光；对输出光束进行准直和校正。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陆威，王骐，姜鹏，
申请(专利权)人：陆威，王骐，姜鹏，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]
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