[发明专利]一种外腔半导体激光器

说明书

技术领域

本发明涉及半导体激光器技术，特别是指一种基于F-P腔反馈增强的大功率外腔半导体激光器。

背景技术

半导体激光器，包括分布反馈(DFB)和外腔半导体激光器是科研和工业中的重要激光光源，然而通常的外腔半导体激光器输出谱线非常宽，一般达到几百千赫甚至几兆赫，DFB半导体激光器常常具有更宽的线宽，这种宽线宽的存在与许多场合的应用要求相距甚远。

为了获得大功率窄线宽激光输出，目前一般多采用两种方式：一种可使用大功率激光管。利用这种激光管采用电学反馈或光学反馈的方法得到窄线宽激光输出。另一种是使用外腔半导体激光器和锥形放大器的组合的方法，使外腔半导体激光器输出光注入锥形放大器(TA)中，可达到几百毫瓦以上的输出激光(取决于TA芯片和TA驱动电流)。为获得窄线宽激光，可先对主激光线宽压窄后注入TA。或者在TA放大之后使用电学反馈方法实现激光线宽压窄。

此外，Sacher公司提出了将TA用于littrow和littman结构中，以获得较大功率、窄线宽输出。如图1、2所示，分别为littrow和littman结构的TA外腔半导体激光器示意图。图1所示的littrow结构中，经TA输出的激光入射到光栅上的入射角等于光栅的衍射角；图2所示的littman结构中，TA输出光以掠入射角入射在光栅上。这两种结构中TA一端镀有一定反射率的反射膜，另一端镀有增透膜，所使用的光栅经过特殊设计，可使能量集中在光栅的一阶衍射上。从示意图中可以看出，TA前端面用于输出，后端面输出光入射到光栅G上，经过衍射后，一阶衍射光或直接共路反向回到TA中，或经反射镜M反射后反向回到TA中，在前端面与光栅之间形成振荡，使之得到反馈增强。激光从前端面耦合输出。

综上，目前为获得高功率半导体激光器所采用的上述几种实现方式存在的缺点如下：

1、使用大功率激光管：价格昂贵，并且最大功率有限。

2、使用外腔半导体激光器和锥形放大器的组合：需要将主激光耦合进入横截面积几平方微米的TA中，操作困难，并且稳定性差，耦合效率极大程度上影响激光输出功率。

3、将TA用于littrow和littman结构中的方法，如图1、图2所示，可较简便的获得大功率较窄线宽激光输出。如需获得更窄线宽激光输出，一般使用F-P腔干涉滤波的方法。但因littrow和littman结构中反馈光路为驻波场，而由F-P腔特性，反射光在F-P腔谐振时最弱，不能实现光学反馈，因此在这种激光器中不能利用F-P腔实现光学反馈，从而实现激光的窄线宽输出。此外这种激光器还可采用电学反馈的方法压窄线宽。但电学反馈的方法难度较大，系统庞大且复杂。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种外腔半导体激光器，通过简单的结构实现大功率和窄线宽激光输出。

基于上述目的本发明提供的外腔半导体激光器，包括：锥形放大器、光栅、F-P腔、光学隔离器；

该外腔半导体激光器的布设使得从锥形放大器前端面发出的激光经第一光学隔离器后，经过光栅衍射以及F-P腔透射，透射光经第二光学隔离器后，从锥形放大器后端面入射返回锥形放大器。

可选的，该外腔半导体激光器的所述锥形放大器发出的激光经第一光学隔离器后，先经过光栅衍射，再入射到F-P腔上；

或者所述锥形放大器发出的激光经第一光学隔离器后，先入射到F-P腔，经F-P腔透射后入射到光栅上，光栅的衍射光经第二光学隔离器后，从锥形放大器后端面入射返回锥形放大器。

可选的，该外腔半导体激光器的所述各光学隔离器和锥形放大器两端还分别设置：1/2波片，所述激光通过第一1/2波片后再入射到第一光学隔离器，激光经第二1/2波片透射过第二光学隔离器后，通过第三1/2波片后再由后端面入射到所述锥形放大器。

可选的，在该外腔半导体激光器的光路中还设置有：用于实现空间滤波的光阑。

可选的，在该外腔半导体激光器中还设置有：用于在主光路的光束中加入调制信号的电光调制器；或者用于在锥形放大器的电流中加入调制信号的设备。