一种基于s-AFPF的单模外腔二极管激光器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于s

【技术实现步骤摘要】
一种基于s
‑
AFPF的单模外腔二极管激光器


[0001]本专利技术涉及可调谐二极管激光吸收光谱
，尤其涉及一种基于s
‑
AFPF的单模外腔二极管激光器。

技术介绍

[0002]波长调制光谱(WMS)技术是一种灵敏的气体传感方法，属于可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术。可调谐二极管激光吸收光谱技术利用气体分子和原子的吸收原理来感知气体的温度、浓度等性质。可调谐二极管激光吸收光谱
‑
波长调制光谱(TDLAS
‑
WMS)技术改变和调制窄线宽激光的中心波长，使激光中心波长可以周期性地扫描待测气体的吸收光谱带。通过使用可调谐二极管激光吸收光谱
‑
波长调制光谱(TDLAS
‑
WMS)技术，本专利技术可以将检测灵敏度大大提高到10
‑5‑
10
‑6Hz
‑
1/2
，因为通过将检测频带转移到更高频率来抑制了1/f噪声。因此，TDLAS
‑
WMS技术可以准确地感知待测气体的类型和浓度。
[0003]目前，用于TDLAS
‑
WMS系统的流行的可调谐二极管激光器是可调谐单片二极管激光器，例如DFB激光器。然而，可调谐外腔二极管激光器并不像TDLAS
‑
WMS系统中的可调谐单片二极管激光器那样流行。不受欢迎的一个重要原因是可调谐外腔二极管激光器的调制速度不够快，因此，为了改善TDLAS
‑
WMS技术存在的问题，急需一种基于s
‑
AFPF的单模外腔二极管激光器，用于为TDLAS
‑
WMS技术在调制速度上提供新的技术应用启示。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供于一种基于s
‑
AFPF的单模外腔二极管激光器，其特征在于，激光器由依次设置的反射平面镜、线栅偏振器、第一正交双柱面透镜、法布里
‑
珀罗激光二极管、第二正交双柱面透镜、s
‑
AFPF、第一全反射平面镜、第二全反射平面镜、具有钢球的致动器组成，其中，钢球通过连接杆与s
‑
AFPF连接，用于控制s
‑
AFPF绕设置在激光器的转轴进行逆时针转动，钢球与致动器滑动连接，致动器为压电陶瓷致动器；
[0005]作为光源的法布里
‑
珀罗激光二极管的两个解理面均镀有用于消除纵模的第一AR膜；
[0006]第一正交双柱面透镜和第二正交双柱面透镜的表面均涂镀有消除纵模的第二AR膜；
[0007]致动器用于前后移动第二全反射平面镜，并控制s
‑
AFPF进行逆时针转动；
[0008]激光器用于通过前后移动第二全反射平面镜，并控制s
‑
AFPF进行逆时针转动，生成无跳模调谐性能的TE平面波或TM平面波。
[0009]优选地，第一正交双柱面透镜和第二正交双柱面透镜为正交的双胶合柱面透镜；
[0010]第一正交双柱面透镜和第二正交双柱面透镜分别设置在法布里
‑
珀罗激光二极管的两侧；
[0011]第一正交双柱面透镜和第二正交双柱面透镜相对于第一AR膜的一侧，涂镀有第二
AR膜。
[0012]优选地，线栅偏振器为直径20mm的线栅偏振片，用于生成TE偏振光或TM偏振光，其中，线栅偏振片表示位于透明基板顶部的紧密排列的细金属线/线阵列；
[0013]在生成TE偏振光时，线栅偏振片的平面与水平面的交线应与光路垂直，线栅偏振片的平面不与光路垂直，线栅偏振片的栅线与水平面平行；
[0014]在生成TM偏振光时，线栅偏振片的平面垂直于水平面，不垂直于光路，同时，栅线垂直于水平面。
[0015]优选地，s
‑
AFPF为直径20mm的圆形单腔全介质薄膜法布里
‑
珀罗滤光片。
[0016]优选地，s
‑
AFPF的高折射率介质为物理厚度191.247nm的Ta205薄膜。
[0017]优选地，s
‑
AFPF的低折射率介质为物理厚度272.073nm的Si02薄膜。
[0018]优选地，s
‑
AFPF的基片介质为物理厚度2mm的BK7(K9)玻璃。
[0019]优选地，连接杆与s
‑
AFPF之间具有夹角β，在s
‑
AFPF进行逆时针旋转时，夹角β保持不变，其中，基于夹角β，通过获取致动器从其初始位置开始的位移量x，以及转轴中心和钢球中心距离N，获取s
‑
AFPF的旋转角度，用于s
‑
AFPF的最大透射波长，进而控制s
‑
AFPF的通带中心波长与给定的外腔纵模波长进行咬合，实现无跳模调谐性能。
[0020]优选地，致动器与钢珠在滑动连接处还设置有弯槽，用于容纳钢球，防止钢球产生乒乓球效应。
[0021]优选地，激光器应用于TDLAS
‑
WMS系统中进行高精度气体传感。
[0022]本专利技术公开了以下技术效果：
[0023]本专利技术所提出的装置可以利用压电陶瓷致动器来改变和调制其输出中心波长，使激光中心波长可以周期性地扫描待测气体的吸收光谱带；
[0024]与可调谐单片二极管激光器相比，本专利技术能够准确感知多种气体的类型和浓度，因此，本专利技术可用于替代可调谐单片二极管激光器进行高精度气体传感。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1为本专利技术所述的可调谐外腔二极管激光器的结构示意俯视图(水平面)；
[0027]图2为本专利技术所述的影响外腔往返光程长度变化的原理示意图；
[0028]图3为本专利技术实施例所述的在h为2mm、N为70mm、β为0度、M为400mm时，当TE或TM平面波出现后，s
‑
AFPF的通带中心波长与其对应的分数纵模数的关系示意图；
[0029]图4为本专利技术实施例所述的在N为70mm、β为0度、M为400mm、h为不同值时，当TE或TM平面波出现后，s
‑
AFPF的通带中心波长与其对应的分数纵模数的关系示意图；
[0030]图5为本专利技术实施例所述的在h为2mm、β为0度、M为400mm、N为不同值时，当TE或TM平面波出现后，s
‑
AFPF的通带中心波长与其对应的分数纵模数的关系示意图；
[0031]图6为本专利技术实施例所述的在h为2mm、N为70mm、M为400mm、β为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于s
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AFPF的单模外腔二极管激光器，其特征在于，激光器由依次设置的反射平面镜、线栅偏振器、第一正交双柱面透镜、法布里
‑
珀罗激光二极管、第二正交双柱面透镜、s
‑
AFPF、第一全反射平面镜、第二全反射平面镜、具有钢球的致动器组成，其中，所述钢球通过连接杆与所述s
‑
AFPF连接，用于控制所述s
‑
AFPF绕设置在所述激光器的转轴进行逆时针转动，所述钢球与所述致动器滑动连接，所述致动器为压电陶瓷致动器；作为光源的所述法布里
‑
珀罗激光二极管的两个解理面均镀有用于消除纵模的第一AR膜；所述第一正交双柱面透镜和所述第二正交双柱面透镜的表面均涂镀有消除纵模的第二AR膜；所述致动器用于前后移动所述第二全反射平面镜，并控制所述s
‑
AFPF进行逆时针转动；所述激光器用于通过前后移动所述第二全反射平面镜，并控制所述s
‑
AFPF进行逆时针转动，生成无跳模调谐性能的TE平面波或TM平面波。2.根据权利要求1所述一种基于s
‑
AFPF的单模外腔二极管激光器，其特征在于：所述第一正交双柱面透镜和所述第二正交双柱面透镜为正交的双胶合柱面透镜；所述第一正交双柱面透镜和所述第二正交双柱面透镜分别设置在所述法布里
‑
珀罗激光二极管的两侧；所述第一正交双柱面透镜和所述第二正交双柱面透镜相对于所述第一AR膜的一侧，涂镀有所述第二AR膜。3.根据权利要求2所述一种基于s
‑
AFPF的单模外腔二极管激光器，其特征在于：所述线栅偏振器为直径20mm的线栅偏振片，用于生成TE偏振光或TM偏振光，其中，所述线栅偏振片表示位于透明基板顶部的紧密排列的细金属线/线阵列；在生成所述TE偏振光时，所述线栅偏振片的平面与水平面的交线应与光路垂直，所述线栅偏振片的平面不与所述光路垂直，所述线栅偏振片的栅线与所述水平面平行；在生成所述TM偏振光时，所述线栅偏振片的平面垂直于所述水平面，不垂直于所述光路，同时，所述栅线垂...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖啸，张建权，周国鹏，王志斌，
申请(专利权)人：湖北科技学院，
类型：发明
国别省市：