色散补偿光学设备以及半导体激光设备组件制造技术

本发明专利技术公开了色散补偿光学设备以及半导体激光设备组件。该色散补偿光学设备包括：第一透射型体积全息图衍射光栅以及第二透射型体积全息图衍射光栅。所述第一和第二透射型体积全息图衍射光栅彼此相对设置。在每个第一和第二透射型体积全息图衍射光栅内，激光的入射角和一级衍射光的出射角的和为90°。

【技术实现步骤摘要】
色散补偿光学设备以及半导体激光设备组件
本公开涉及色散补偿光学设备以及包含该色散补偿光学设备的半导体激光设备组件。
技术介绍
由基于模式同步方法驱动的钛/蓝宝石激光设备表示的超短脉冲激光设备生成时间宽度为飞秒到微微秒的激光脉冲。由于其高峰值功率，所以在施加给一种物质时，从超短脉冲激光设备中发射的激光脉冲造成与通常的连续振荡的激光设备的物理现象不同的物理现象。大部分物理现象被称为非线性光学现象，并且近年来广泛地用于处理生物显微镜和精细结构等等中。从超短脉冲激光设备发射的激光脉冲通常由放大器放大，以便获得高峰值功率。在本文中，为了通过放大器获得大脉冲能量，已知一种方法(称为“啁啾脉冲放大”)，在该方法中，入射到放大器上的激光的脉冲时间宽度扩大，然后在放大之后，再次压缩。而且，基于超短脉冲激光的波长色散的脉冲压缩和扩大单元(也称为“色散补偿光学设备”)用于进行啁啾脉冲放大。尤其，一种使用半导体增益介质的半导体激光装置具有大约毫微秒的使用寿命，比诸如钛/蓝宝石激光设备和YAG激光设备的固态介质激光设备的使用寿命短。因此，如果由模式同步半导体激光装置所生成的大约微微秒的激光的脉冲直接由放大器放大，那么用于进行放大的载波数量在时间上受到限制，并且与放大连续光的情况相比，减小了放大效率。因此，期望色散补偿光学设备实现小型半导体激光设备组件，该组件生成具有高峰值功率的超短激光脉冲。如图20中所示，色散补偿光学设备通常包括两个刻入式衍射光栅。然而，通过刻入式衍射光栅，不容易保证高衍射效率，并且色散补偿光学设备的吞吐量较低。例如，在400nm波段的入射波长处使用的可用刻入式衍射光栅的效率为大约75%。由于随着入射波长的减小，刻入式间距变小，所以逐渐难以制造刻入式衍射光栅，并且其衍射效率降低。此夕卜，在包括两个刻入式衍射光栅的色散补偿光学设备内，吞吐量降低为(75%)2?56%。另外，基于刻入式衍射光栅内的光栅之间的间距，生成高级衍射光，因此，用于获得具有高衍射效率的一级衍射光的条件受限制。而且，在刻入式衍射光栅内，衍射角取决于刻入的数量和波长。因此，在色散补偿光学设备的光学布置内的灵活度低。
技术实现思路
从Tsung-Yuan Yang 等人于 1985 年 7 月 I 日发表在 Applied Optics 第 24 卷第 13a 号上的非专利文献“Femtosecond laser pulse compression using volume phasetransmission holograms (使用体积相位透射全息图的飞秒激光脉冲压缩)”中，已经了解到通过两个透射型体积全息图衍射光栅(而非这种刻入式衍射光栅)构成色散补偿光学设备的技术。根据这个非专利文献报告，验证了使用透射型体积全息图衍射光栅进行脉冲压缩的原理。然而，未公开减小色散补偿光学设备的尺寸的最佳配置。因此，期望提供一种能够减小其尺寸的色散补偿光学设备以及包含所述色散补偿光学设备的半导体激光设备组件。根据本公开的第一模式，提供了一种色散补偿光学设备，其包括第一透射型体积全息图衍射光栅和第二透射型体积全息图衍射光栅。第一和第二透射型体积全息图衍射光栅彼此相对设置，并且在每个第一和第二透射型体积全息图衍射光栅内，激光的入射角Φ in和一级衍射光的出射角的和为90°。换言之，关系表达式Φ?η+Φ_=90°成立。在本文中，入射角和出射角为相对于透射型体积全息图衍射光栅的激光入射面的法线形成的角度。这同样适用于以下描述。此外，根据本公开的第二模式，提供了一种色散补偿光学设备，其包括第一透射型体积全息图衍射光栅和第二透射型体积全息图衍射光栅。第一和第二透射型体积全息图衍射光栅彼此相对设置，并且在每个第一和第二透射型体积全息图衍射光栅内，激光的入射角φ?η和一级衍射光的出射角大致相等。具体而言，关系表达式0.95≤Φ?η/Φ- ≤1.00 成立。而且，根据本公开的第三模式，提供了一种色散补偿光学设备，其包括透射型体积全息图衍射光栅和反射镜。激光的入射角Φ in和一级衍射光的出射角Φ—的和为90° ,或者在透射型体积全息图衍射光栅内，激光的入射角Φ in和一级衍射光的出射角Φ out大致相等。从半导体激光装置发射的激光入射到透射型体积全息图衍射光栅上以被衍射，然后作为所述一级衍射光出射，以碰上反射镜。由反射镜反射的一级衍射光再次入射到所述透射型体积全息图衍射光栅上以被衍射，然后出射到系统的外部。而且，根据本公开第一模式的半导体激光设备组件包括模式同步半导体激光装置以及根据本公开第一模式的色散补偿光学设备，从所述模式同步半导体激光装置中发射的激光入射到其上。而且，根据本公开第二模式的半导体激光设备组件包括:模式同步半导体激光装置；第一色散补偿光学设备，从所述模式同步半导体激光装置中发射的激光入射到其上；半导体光放大器，从所述第一色散补偿光学设备出射的激光入射到其上；以及第二色散补偿光学设备，从所述半导体光放大器出射的激光入射到其上。在根据本公开第一模式的色散补偿光学设备中，在每个透射型体积全息图衍射光栅内，激光的入射角Φ in和一级衍射光的出射角ΦΜ?的和为90°。在根据本公开第二模式的色散补偿光学设备中，在每个透射型体积全息图衍射光栅内，激光的入射角Φ in和一级衍射光的出射角大致相等。在根据本公开第三模式的色散补偿光学设备中，设置透射型体积全息图衍射光栅和反射镜。因此，能够提供小型色散补偿光学设备，其通过高衍射效率实现高吞吐量并且任意地设置衍射角。结果，允许提高色散补偿光学设备的光学设计的灵活度。此外，有助于调节色散补偿光学设备的群速度色散值(色散补偿量)。结果，允许提高构成色散补偿光学设备的光学元件的布置的灵活度。如附图中所示，通过在下文中详细描述其最佳实施方式，本公开的这些和其他目标、特征以及优点更加显而易见。【附图说明】图1为第一实施方式的半导体激光设备组件的概念图；图2A和图2B分别为透射型体积全息图衍射光栅的示意性局部剖视图和示出第一实施方式的半导体激光设备组件内的啁啾现象的略图；图3A和图3B分别为第二和第三实施方式的色散补偿光学设备的概念图；图4A和图4B分别为第四实施方式及其变型例的色散补偿光学设备的概念图；图5A和图5B分别为用于描述在色散补偿光学设备内可能造成的问题的色散补偿光学设备的概念图以及第五实施方式的色散补偿光学设备的概念图；图6为第六实施方式的半导体激光设备组件的概念图；图7A和图7B为第七实施方式的色散补偿光学设备的概念图；图8A和图SB为第八实施方式的色散补偿光学设备的波长选择单元的概念图；图9为沿着第一实施方式中模式同步半导体激光装置的谐振器延伸的方向的示意性端面图；图10为沿着与第一实施方式的模式同步半导体激光装置的谐振器延伸的方向垂直的方向的示意性剖视图；图11为沿着第一实施方式的模式同步半导体激光装置的变型例的谐振器延伸的方向的示意性端面图；图12为沿着第一实施方式的模式同步半导体激光装置的另一变型例的谐振器延伸的方向的示意性端面图；图13为在从上面观看时，第一实施方式的模式同步半导体激光装置的又一变型例的脊状条纹结构的示意图；图14为示出在透射型体积全息图衍射光栅内空间色散相对于一级衍射光的出射角(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种色散补偿光学设备，包括：第一透射型体积全息图衍射光栅；以及第二透射型体积全息图衍射光栅，其中所述第一透射型体积全息图衍射光栅和所述第二透射型体积全息图衍射光栅彼此相对设置，以及在每个所述第一透射型体积全息图衍射光栅和所述第二透射型体积全息图衍射光栅内，激光的入射角和一级衍射光的出射角的和为90°。

【技术特征摘要】
2012.06.26 JP 2012-1433511.一种色散补偿光学设备，包括: 第一透射型体积全息图衍射光栅；以及 第二透射型体积全息图衍射光栅，其中 所述第一透射型体积全息图衍射光栅和所述第二透射型体积全息图衍射光栅彼此相对设置，以及 在每个所述第一透射型体积全息图衍射光栅和所述第二透射型体积全息图衍射光栅内，激光的入射角和一级衍射光的出射角的和为90°。2.根据权利要求1所述的色散补偿光学设备，其中 在从半导体激光装置出射的激光所入射的所述第一透射型体积全息图衍射光栅内，所述一级衍射光的所述出射角大于所述激光的所述入射角。3.根据权利要求1所述的色散补偿光学设备，其中 所述激光入射到所述第一透射型体积全息图衍射光栅上以被被衍射，然后作为所述一级衍射光出射， 进而，所述激光入射到所述第二透射型体积全息图衍射光栅上以被衍射，然后作为所述一级衍射光出射到系统的外部。4.根据权利要求3所述的色散补偿光学设备，进一步包括: 第一反射镜；以及 第二反射镜，其中 所述第一反射镜和所述第二反射镜彼此平行设置，以及 从所述第二透射型体积全息图衍射光栅出射的激光碰上第一反射镜以被反射，然后又碰上第二反射镜以被反射。5.根据权利要求4所述的色散补偿光学设备，其中 由所述第二反射镜反射的激光大致位于射入所述第一透射型体积全息图衍射光栅的激光的延长线上。6.根据权利要求3所述的色散补偿光学设备，进一步包括: 第一反射镜；以及 第二反射镜，其中 从所述第一透射型体积全息图衍射光栅出射的激光碰上第一反射镜以被反射，并且然后，所述激光又碰上所述第二反射镜以被反射，之后入射到所述第二透射型体积全息图衍射光栅上。7.根据权利要求1所述的色散补偿光学设备，其中 所述第一透射型体积全息图衍射光栅设置在基板的第一表面上，以及所述第二透射型体积全息图衍射光栅设置在所述基板的第二表面上，所述第二表面与所述第一表面相对。8.根据权利要求1所述的色散补偿光学设备，进一步包括: 反射镜，其中 所述激光入射到所述第一透射型体积全息图衍射光栅上以被衍射，然后作为所述一级衍射光出射， 进而，所述激光入射到所述第二透射型体积全息图衍射光栅上以被衍射，然后作为所述一级衍射光出射，碰上所述反射镜， 被所述反射镜反射的激光再次入射到所述第二透射型体积全息图衍射光栅上以被衍射，然后作为所述一级衍射光出射，以及 所述激光被再次入射到所述第一透射型体积全息图衍射光栅上以被衍射，然后出射到系统的外部。9.根据权利要求1所述的色散补偿光学设备，其中 通过改变这两个透射型体积全息图衍射光栅之间距离而改变群速度色散值。10.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：河野俊介，仓本大，齐藤公博，小林诚司，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：