【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及基于凹面光栅的自准直外腔半导体激光器。
技术介绍
1、外腔半导体激光器具有高相干性、低相位频率噪声、高单色性和宽波长调谐能力等优点，被应用于众多领域，如光谱学、计量学、生物医学、全息术、空间激光通信、激光雷达和相干探测等。
2、外腔半导体激光器包括半导体激光光源部分和外腔部分。光源部分为半导体半导体激光管，作为增益介质及确定激光波长范围。外腔作为选频单元，通过外腔对半导体激光器的输出光进行选择反馈，只有特定波长的光才能返回有源区与内部光场相互作用，从而缩小线宽并降低激光器的相位噪声和强度噪声。外部反馈元件种类繁多，如衍射光栅、光纤布拉格光栅(fbg)和法布里-珀罗(f-p)腔以及这些元件的组合。
3、外腔半导体激光器中最常用的光栅反馈外腔结构为littrow或littman结构，如图4和5所示。littrow结构中，半导体激光管芯片发出的激光首先经过透镜准直，然后入射到衍射光栅上发生衍射，零级光作为输出光输出，一级光沿原路返回至半导体激光管，之间形成谐振腔。通过旋转和平移衍射光栅，可以改变激光器的输出波长，从而实现波长的调谐。littman结构中，经过准直的激光经过调节好角度的固定的衍射光栅后，衍射到反射镜上，反射的光再次回到光栅上发生二次衍射，并与半导体激光管间形成反馈。通过旋转和平移反射镜，可以改变激光器的输出波长，从而实现波长的调谐。相较而言，littrow结构的激光器结构相对简单，输出功率高、可调谐范围宽、成本低，但输出光方向会随衍射光栅的旋转而改变。littman结构由于增加了反射
4、2019年王彦等制备了一种具有超高边模抑制比(smsr)的宽可调谐外腔二极管激光器(ecdl)，结果表明，在littrow构型中，通过增加光栅的沟槽密度可以提高外腔激光器的性能，当在外腔激光系统中使用一级衍射效率为91％的65l/mm光栅时，最大smsr可以达到209db，可调谐范围为209.9nm。
5、2023年，盛立文等采用机械刻划闪耀光栅作为外腔反馈元件设计了一台基于littman结构的窄线宽外腔可调谐半导体激光器，实现了1480-1580nm的宽调谐范围、无模式跳变的线宽小于98.27khz的激光输出。
6、尽管近年来以littrow或littman结构为基础的激光器经过不断优化，性能得到了许多提高，但仍存在一些无法解决的难题。(1)以littrow或littman结构为基础的半导体激光器使用了许多分立元件，因此增加了机械及材料成本的同时，也造成了激光器的结构稳定性相对较低；(2)激光器反馈的好坏会极大影响激光器性能，因此对机械结构及结构件的调节方式提出了较高要求的同时也极大增加了安装难度；(3)激光器波长等对外界环境极为敏感，固定器件老化、机械振动及固定器件不紧都极易引起谐振腔内模式的抖动，影响激光器波长的稳定性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的问题，而提出的基于凹面光栅的自准直外腔半导体激光器。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：基于凹面光栅的自准直外腔半导体激光器，包括半导体激光管和凹面光栅，其特征在于：半导体激光管的前方位置设有使经凹面光栅的激光光束变为平行光的凹面光栅，经凹面光栅衍射后的零级衍射光作为输出光输出，一级衍射与半导体激光管间形成反馈。
3、进一步的，还包括反射镜，一级衍射光的前进路线上设有反射镜，一级衍射光经过反射镜，反射至凹面光栅进行二次衍射，反射镜与半导体激光管间形成反馈。
4、进一步的，还包括压电陶瓷，反射镜背面设有压电陶瓷。
5、进一步的，通过环氧树脂胶将反射镜与压电陶瓷粘合在一起。
6、进一步的，反射镜连接可调谐装置现实旋转及平移。
7、进一步的，可调谐装置由步进电机、微机电系统驱动。
8、进一步的，还包括保证激光器持续稳定工作的精密控温及控流装置。
9、进一步的，反射镜反射波长范围根据激光器波长选择。
10、本专利技术的有益效果是：提出使用曲面衍射光栅作为半导体激光器的反馈元件，仅通过单一元件便能同时实现对激光的聚焦、衍射及选模作用。本专利技术实现的激光器减少了传统光栅激光器必用元件准直透镜的使用，因此减小了激光器体积的同时，增加了激光器的结构稳定性和紧凑性，有利于激光器的一体化和小型化；同时本专利技术适用范围广，可适用于各种以littrow或littman结构为基础的激光器，能在保证激光器线宽性能情况下对激光器波长进行大范围调谐。
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1.基于凹面光栅的自准直外腔半导体激光器，包括半导体激光管和凹面光栅，其特征在于：半导体激光管的前方位置设有使经凹面光栅的激光光束变为平行光的凹面光栅，经凹面光栅衍射后的零级衍射光作为输出光输出，一级衍射与半导体激光管间形成反馈。
2.根据权利要求1所述的基于凹面光栅的自准直外腔半导体激光器，其特征在于：还包括反射镜，一级衍射光的前进路线上设有反射镜，一级衍射光经过反射镜，反射至凹面光栅进行二次衍射，反射镜与半导体激光管间形成反馈。
3.根据权利要求2所述的基于凹面光栅的自准直外腔半导体激光器，其特征在于：还包括压电陶瓷，反射镜背面设有压电陶瓷。
4.根据权利要求3所述的基于凹面光栅的自准直外腔半导体激光器，其特征在于：通过环氧树脂胶将反射镜与压电陶瓷粘合在一起。
5.根据权利要求2所述的基于凹面光栅的自准直外腔半导体激光器，其特征在于：反射镜连接可调谐装置现实旋转及平移。
6.根据权利要求2所述的基于凹面光栅的自准直外腔半导体激光器，其特征在于：可调谐装置由步进电机、微机电系统驱动。
7.根据权利要求2所述
8.根据权利要求2所述的基于凹面光栅的自准直外腔半导体激光器，其特征在于：反射镜反射波长范围根据激光器波长选择。
...【技术特征摘要】
1.基于凹面光栅的自准直外腔半导体激光器，包括半导体激光管和凹面光栅，其特征在于：半导体激光管的前方位置设有使经凹面光栅的激光光束变为平行光的凹面光栅，经凹面光栅衍射后的零级衍射光作为输出光输出，一级衍射与半导体激光管间形成反馈。
2.根据权利要求1所述的基于凹面光栅的自准直外腔半导体激光器，其特征在于：还包括反射镜，一级衍射光的前进路线上设有反射镜，一级衍射光经过反射镜，反射至凹面光栅进行二次衍射，反射镜与半导体激光管间形成反馈。
3.根据权利要求2所述的基于凹面光栅的自准直外腔半导体激光器，其特征在于：还包括压电陶瓷，反射镜背面设有压电陶瓷。
4.根据权利要求3所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘珍峰，徐敏，陈昆昆，潘益敏，周海慧，
申请(专利权)人：浙江法拉第激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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