[发明专利]基于偏振反馈的超窄线宽半导体激光器装置

说明书

技术领域

本发明属于光电子技术领域，特别涉及一种基于偏振反馈的超窄线宽半导体激光器装置。

背景技术

超窄线宽激光器在原子物理、量子测量和量子信息科学有重要的应用。传统的外腔二极管激光器(ECDL)和DBR激光器的线宽一般为几百kHz到几十MHz，特殊设计的DBR激光器也可以达到几十kHz的线宽。从一个谐振腔的光反馈是常见的减小ECDL线宽的方法，最近报道的线宽值可以达到7kHz。其他的压窄线宽的方案，包括采用有源的电子稳定技术稳定到高干涉的超稳垂直腔，或者是采用一个全光纤的Michelson干涉仪，已经获得了kHz以下的线宽。然而在电反馈控制系统中，需要调制、解调和伺服电子控制电路，并且调制过程中将会引起额外的强度调制噪声，从而引起线宽展宽。对于一些应用，例如腔边带冷却、腔自旋压缩和其他的腔QED，以及相干光通信，由于在高频时有限的回路增益，通过这些有源稳定方法高频噪声本质上并没有减少。

现有的基于光栅反馈的半导体激光器采用光栅作为频率基准的光反馈稳频措施，较容易获得波长调谐和窄线宽的激光输出，短期频率稳定性较好，但是由于光栅基准本身容易受环境温度和振动等影响，会发生频率基准变化，导致输出波长的变化和漂移。

因为半导体激光器1对外部相干光反馈具有很高的敏感性，影响其线宽的因素主要有反馈功率、反馈相位和腔长，因此通过控制外部反馈的腔长，调节注入半导体激光器1的反馈功率和反馈相位可以达到压窄线宽的目的。采用偏振反馈的超窄线宽半导体激光器技术，通过采用有源伺服回路将激光器稳定到参考腔，在反馈通道中由于机械和热波动引起的低频噪声可以被控制，反馈引起的模式不稳定可以通过反馈功率和反馈相位来消除。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的是提供一种基于偏振反馈的超窄线宽半导体激光器装置。1)通过保偏Sagnac回路中的偏振旋转元件的电压控制其偏振态的变化，改变注入回半导体激光器内的反馈功率和反馈相位，从而达到压窄线宽的目的；2)加入的偏振反馈回路在一定程度上增加了半导体激光器的有效腔长，同样可以达到压窄线宽的作用。

本发明提供一种基于偏振反馈的超窄线宽半导体激光器装置，包括：

一半导体激光器；

一驱动电路和一温控电路，该驱动电路为激光器提供高精度的驱动电流，该温控电路包括温度控制装置，该驱动电路和温控电路分别与半导体激光器连接，所述的驱动电路和温控电路分别给半导体激光器提供驱动控制；

一第一光纤耦合器，该光纤耦合器的端口a与半导体激光器的输出端连接；

一鉴频器，其输入端与光纤耦合器的端口c连接；

一光电探测器，该光电探测器的输入端与鉴频器的输出端连接；

一控制回路，其输入端与光电探测器的输出端连接；

一偏振旋转元件，其输入端与控制回路的输出端连接；

一保偏光纤，其一M1端与偏振旋转元件的一输出端相连；

一第二光纤耦合器，其端口c与偏振旋转元件另一输出端连接，其端口d与保偏光纤的M2端连接；

一起偏器，其输入端与第一光纤耦合器的端口d连接，其输出端与第二光纤耦合器的端口a连接。

从上述技术方案可以看出，本发明的提供的这种基于偏振反馈的超窄线宽半导体激光器装置的优点在于：

(1)适用于各种半导体激光器；

(2)采用了较长的腔长，可以在一定程度上大大降低线宽值；

(3)采用全光反馈的技术，比电反馈技术具有更高的响应速度和响应时间。

附图说明

为了进一步说明本发明的内容，下面结合实施例及附图对本发明作详细说明如后，其中：

图1是本发明实施例的一种基于偏振反馈的超窄线宽半导体激光器装置的结构示意图。

具体实施方式

请参阅图1所示，本发明提供一种基于偏振反馈的超窄线宽半导体激光器装置，包括：