[发明专利]二极管激光器

说明书

本发明涉及一种二极管激光器。本发明的目的是提供一种外腔二极管激光器，其允许在期望的波长范围中的增强的总输出功率，其包括被放置在内部激光腔(10)内的有源媒介，内部激光腔(10)包括：用于输出耦合激光辐射的出射面(12)；用于激光辐射的波长稳定化的外部频率选择元件(14)；用于将输出耦合的激光辐射(B0)分成沿第一光束路径(P1)延伸的第一光束(B1)和沿第二光束路径(P2)延伸的第二光束(B2)的分束器(16)，第一光束(B1)具有比第二光束(B2)高的辐射强度并且第一光束路径(P1)不同于第二光束路径(P2)；以及用于控制入射到外部频率选择元件(14)的辐射强度的强度控制装置；其中外部频率选择元件(14)和强度控制装置被布置在第二光束路径(P2)中。

技术领域

本发明涉及一种具有外部光谱选择性反馈的二极管激光器。

背景技术

边缘发射二极管激光器的辐射在垂直于波导平面(垂直方向，“快光轴”)的方向上是高度发散的，并且具有相对宽的波长谱。此外，波长谱典型地取决于其他参数，例如温度。因此，波长谱取决于激光器所提供的功率。

根据现有技术，波长可以通过内部的或外部的波长选择元件或结构来限制和稳定化。由于二极管激光器中发射的辐射的光谱选择性反馈，实现了波长的外部限制和稳定化。一个示例是所谓的外腔二极管激光器(ECDL)，其中通过例如表面光栅上的光谱选择性反射完成反馈。然而，这具有需要额外的光学元件并且使得小型化变得困难的缺点。

实现光谱选择性反馈的另一种方式是使用体布拉格光栅(也称为VBG)。使用这种VBG的优点是可以实现紧凑的、波长稳定的激光束源。例如，DE 10 2011 006198 A1、US2005/0207466 A1、US 2006/0251143 A1、US 7,397,837 B2和US 7,545,844 B2公开了如何在(准直)激光束中放置体布拉格光栅。然而，该布置的缺点在于，VBG被布置在主光路(即，激光辐射沿着其被耦合输出的路径)内，从而接收高光能，这可能导致波长随着更高辐射能量的漂移。锁定的二极管激光器的峰值波长的这种小的偏移是由于VBG随着导致锁定波长轻微变化的渐增的功率而加热引起。此外，现有技术的激光二极管系统使用为反馈信号提供固定的(反射率(reflectivity))百分比的VBG，导致对于各个(电流驱动的)激光二极管的大电流的高强度反馈电平。也就是说，反馈信号的电平高于(用于大的二极管驱动电流)所需的电平，以便实现波长稳定，从而降低激光二极管系统的总输出功率。另一方面，如果反馈对于大的二极管驱动电流进行优化，则其对于低电流将太小。此外，现有技术中的VBG需要在它们的几何布局中被调整，以便实现必要的(低)反射率，因而会引起不期望的不利影响例如衍射。此外，该激光二极管布置遭受总输出功率的降低，因为所使用的激光二极管不产生完全偏振的辐射。事实上，实际的激光二极管对于主偏振方向展现的典型偏振度范围是约80％至95％。也就是说，发射的激光辐射的非偏振部分在激光系统内消失，例如在边缘滤波器或偏振滤波器处消失。

因此，本发明的目的是提供一种具有波长稳定的二极管激光器，其克服了现有技术中的缺陷并且允许增加的总输出功率。

发明内容

根据本发明的第一方面，公开了一种激光器(优选地是一种外腔二极管激光器)，其包括被放置在内部激光腔内的有源媒介(例如，有源层)，该内部激光腔包括被适配来用于输出耦合的激光辐射的出射面；被放置在内部激光腔外并且被适配来用于激光辐射的波长稳定化的外部频率选择元件；被放置在内部激光腔外并且被适配来用于将输出耦合的激光辐射分成沿第一光束路径延伸的第一光束和沿第二光束路径延伸的第二光束的分束器，第一光束具有比第二光束高的辐射强度并且第一光束路径不同于第二光束路径；以及用于控制入射到频率选择元件的辐射强度的强度控制装置；其中外部频率选择元件和强度控制装置被布置在第二光束路径中。