[实用新型]一种窄线宽波长锁定的半导体激光器

说明书

技术领域

本实用新型涉及激光器领域，尤其涉及半导体激光器领域，是一种窄线宽波长锁定的半导体激光器。

背景技术

上世纪80年代，随着半导体物理和半导体技术的迅速发展，半导体二极管激光器突破了限制半导体激光器自身的技术瓶颈，也得到了空前的发展，实现了在很宽的波段区域范围内(远红外到紫外)的高功率输出。但是由于LD本身的某些固有性质，仍然限制了LD在某些领域的应用与发展。例如在激光光谱应用领域，由于LD本身发射激光的光谱宽度很宽(2nm以上)，极大的限制了激光光谱仪的分辨率。另外一个制约半导体激光应用的原因是半导体激光器的发射波长随着温度的变化会发射波长漂移现象，一般来说为0.3nm/℃，这样半导体激光器在使用过程中只能采用控温手段才能使得半导体激光器发射波长稳定在稳定波长输出。

针对上述制约半导体激光器应用的两个重大技术问题，人们也采取了相应措施来提高激光器的性能。在压窄半导体激光器线宽输出方面，目前人们普遍采用在谐振腔内插入WDM膜片、标准具或者棱镜等光学元件来选模(一般最好可以压窄到0.2nm)，但是同时采用该做法会大大的降低半导体激光器的输出功率；而在稳定激光器的输出波长方面，大多采用在半导体芯片的波导层内光刻光栅的方式来稳定激光器波长锁定。

实用新型内容

上面提到的控制手段只是针对制约半导体激光器应用的一个因素提出的改进方案。本实用新型则提出利用外腔结构和标准具选模可以同时压窄线宽和实现锁波长的目的。

本实用新型的技术方案是：

本实用新型的窄线宽波长锁定的半导体激光器，包括依次排列的半导体激光器、准直透镜组、标准具组和部分反射镜，所述的半导体激光器的一端面与所述的部分反射镜构成反馈外腔，所述的标准具组为波长锁定的选模元件。

进一步的，所述的标准具组是两个或两个以上标准具构成，所述的标准具组通光面法线与激光传输方向存在一定的夹角，所述的夹角范围限定为使得反射光不能回返到所述的半导体激光器的芯片中。

更进一步的，所述的标准具组可以插入窄带滤波片，其通带半高宽＜0.2nm，FSR＞所述的半导体激光器的谱线宽度。

进一步的，所述的准直透镜组的一端为球透镜，另一端为柱面镜。

进一步的，所述的部分反射镜的反射率在10％-40％。

本实用新型采用如上技术方案，是一种外腔结构的方式来实现压窄线宽和实现锁波长的激光器，具有输出功率高且温漂小的优点。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

本实用新型的原理是采用双波准具来对半导体激光器的纵模模式进行选择，并通过外反馈光路来锁定半导体激光器的激射模式。

参阅图1所示，通常情况下，半导体激光器101本身发射激光的光谱宽度在2nm以上，而且出射光斑在快轴方向是快速发散的，慢轴方向的发散角相对来说是比较小的，通过准直透镜组102对半导体激光器101出射的光斑进行准直，得到准直后的光斑103。所述的准直透镜组102的一端为球透镜，另一端为柱面镜。经过准直透镜组102准直的光斑103在外光路上入射到一个部分反射镜106上面，该部分反射镜106对包括半导体激光器101的发射波长在内很宽的一个波段内都是部分反射的光学元件。所述的部分反射镜106的反射率在10％-40％。调节该部分反射镜106的方向，使得入射到反射镜106的光束按入射光的光路原路返回，最后反馈回去的光斑会耦合到半导体激光器101的芯片内部，最终在半导体激光器101的后端面和部分反射镜106之间形成外腔反馈结构，从而影响半导体激光器101发射的激光模式。当将标准具104插入半导体激光器101和部分反射镜106之间时，半导体激光器101的发射模式会由原来的准连续谱线变成一些固定宽度间隔的独立纵模模式，这是标准具104选模起作用的结果，通常插入一个标准具104不能很好将纵模模式压窄到很窄的激光光谱发射，此时最好将另外一个厚度不同的第二个标准具105插入到光路中进一步选模，标准具104和标准具105的自由光谱区宽度不同，通过调节标准具104和标准具105的角度θ1和角度θ2，可以选择激光输出的输出波长，同时可以将输出激光的光谱宽度压窄到0.1nm以下，并且通过外腔反馈可以将发射光谱内其他纵模模式耦合到双标准具所选择的激光纵模模式，有效提高半导体激光器的输出功率，并在外界温度变化时，该系统的输出激光波长温漂很小。所述的标准具组可以插入窄带滤波片，其通带半高宽＜0.2nm，FSR＞所述的半导体激光器的谱线宽度。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。