[发明专利]一种外腔半导体激光器光路调整装置及调整方法

说明书

技术领域

本发明涉及外腔半导体激光器，尤其是涉及通过在外腔半导体激光器的光路中外加微区图像分析光路，对外腔反馈光斑及半导体增益器件的内腔腔面进行观察和分析的一种外腔半导体激光器光路调整装置及调整方法。

背景技术

外腔半导体激光器是以外部光学元件作为光反馈、选模元件而制作的一类激光光源，该类激光光源具有光谱纯度高、激射波长可调谐、效率高、可靠性好等优点，在光通信、光学测量、光存储等领域有着广阔的应用前景。其中，将外部反馈光准确的反馈回半导体增益器件有源区，使之与有源介质发生相互作用，对外腔半导体激光器的输出功率、稳定性等具有重要的影响。

传统的外腔半导体激光器的光路调试，是依靠肉眼直接观察光束的准直状态和反馈光的位置，通过对外部光学元件的多维状态微调整，使外部反馈光与半导体增益器件的内腔腔面重合，从而引起输出光束强度的突然增大，最终实现外腔激射。在采用传统方法调试外腔光路过程中，对反馈回半导体增益器件内腔腔面上光斑的尺寸和具体位置均无法判断，很难得到外腔光路的最优状态，难以实现内外腔之间的最佳耦合。因此，开发一种方便实用的外腔光路调试方法，对于提升外腔半导体激光器的性能极为重要。

郭曙光(郭曙光.紧凑光子源研究.南开大学博士学位论文，2001年4月，26-28)介绍了一些关于改善激光器性能方面的工作和内容，包括：对80Onm波段Littrow和Littman结构的弱耦合可调谐外腔半导体激光器的实验研究；系统分析了外腔半导体激光器无跳模调谐结构的定位误差对无跳模调谐范围的影响并设计了一套大范围无跳模调谐外腔半导体激光器实验系统；分析了光栅光谱仪器中的三类正弦机构并设计了可实现波长线性标度的Littrow和Littman外腔半导体激光器调谐机构；采用光纤Bragg光栅作为外腔反馈元件后对可调谐光纤光栅外腔半导体激光器的性能研究；将Littrow光栅调谐技术应用到掺Yb³⁺双包层光纤激光器中的特性；描述了两种类型的光学镇定器。并给出在8OOnm波段弱耦合光栅外腔半导体激光器的实验研究部分有谈及外腔半导体激光器的调试方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种外腔半导体激光器光路调整装置及调整方法。

所述外腔半导体激光器光路调整装置设有半导体增益器件、准直透镜、分束镜、分光元件、聚焦透镜、CCD摄像机和显示屏；

所述半导体增益器件、准直透镜、分束镜、分光元件依次同轴排列，聚焦透镜和CCD摄像机依次设在分束镜的反射光路上，CCD摄像机的输出端口接显示屏的输入端。

所述半导体增益器件为具有光增益的半导体发光器件，包括但不限于边发射半导体激光器、超辐射发光二极管、光放大器等。

所述准直透镜为具有光学准直作用的光学镜片，能将半导体增益器件发出的光束准直为平行光束，包括但不限于非球面透镜、双胶合透镜、物镜镜头等。

所述分束镜为厚度小于1mm，可将入射光束分成具有透射与反射两束光的光学元件，所述透射与反射两束光的光强比优选1∶1；所述分束镜被安装在一置物台上，可在光路系统中移进移出，即调整外腔光路时将其移入光路系统，调整完毕将其移出光路系统，避免外腔激光器使用时的光损失。由于分束镜厚度较小，可忽略移进移出分束镜对外腔光路系统的影响。

所述分光元件可采用衍射光栅。

所述聚焦透镜为具有光学聚焦作用的光学镜片，能将光束聚焦于CCD摄像机中，包括但不限于焦距为5cm的凸透镜或平凸透镜等。

所述CCD摄像机位于聚焦透镜的焦点上，使外腔反馈光斑及半导体增益器的内腔腔面成像于CCD摄像机表面。

所述显示屏与CCD摄像机相连接，在显示屏上可观察成像于CCD摄像机中的外腔反馈光斑及半导体增益器件内腔腔面的图像。

所述外腔半导体激光器光路调整装置能将经分光元件反馈后的光斑和半导体增益器件的内腔腔面直观地反映在显示屏上，在显示屏上图像的指导下，可对准直透镜和分光元件进行多维状态微调整，从而方便地调节反馈光斑的尺寸和位置，最终使反馈光斑和半导体增益器件内腔腔面重合，获得最佳的外腔激光器光路，从而改善外腔半导体激光器的性能。

所述外腔半导体激光器光路调整方法，包括以下步骤：

步骤1：当对外腔半导体激光器进行光路调整时，通过平移或旋转置物台将分束镜移入光路中；

步骤2：将半导体增益器件激射后的激光通过准直透镜进行准直后射向分束镜，此时一部分激光光强透过分束镜射向分光元件，另一部分激光光强被分束镜反射后射向聚焦透镜；