[发明专利]基于超表面窄带反射镜的窄线宽外腔激光器

说明书

本发明公开了一种基于超表面窄带反射镜的窄线宽外腔激光器，属于激光器领域，包括增益物质、准直组件和超表面窄带反射镜，其中，超表面窄带反射镜的表面为亚波长周期性结构的超表面，该超表面仅对目标波长进行反射、对非目标波长进行透射，减小谐振的带宽，实现窄带滤波；由增益物质发射的信号光经过准直组件变为平行光垂直入射至超表面上；由超表面和增益物质的另一端外侧增反膜构成仅对目标波长光谐振放大的谐振腔，选择激光波长的同时对其不断震荡放大，最终形成激射，激射光透过超表面输出。本发明的外腔激光器具有波长稳定性好、边模抑制比高、线宽窄、调节容差大、制作工艺简单的优点。

技术领域

本发明属于激光器技术领域，更具体地，涉及一种基于超表面窄带反射镜的窄线宽外腔激光器。

背景技术

自1962年第一台半导体激光器问世以来，在这半个世纪中，半导体激光器产业迅速发展，随着输出功率和光束质量的不断提高，半导体激光器被广泛的应用在诸多领域之中。如激光打标、光谱研究、放大器、密集波分复用技术、固体激光器泵浦源等。此外，半导体激光器还被广泛的应用在生活领域如指示器、条形码扫描器、打印机等。

半导体激光器具有许多独特的优势，如体积小，光电转换效率高，驱动功耗低，覆盖范围广等。但是也存在着一些严重的不足，如线宽较宽，虽然有些半导体激光器可以达到10MHz左右，但远达不到许多系统要求的理想单模窄线宽(亚kHz)的要求。外腔半导体激光器克服了普通半导体激光器线宽较宽、频率稳定性差的缺点。且它效率高、寿命长、频率稳定，可以广泛应用于光波器件测量、计量检测、水质检测、高分辨率光谱分析等领域。目前常用的外腔半导体激光器一般利用光栅结合，主要有光纤光栅、闪耀光栅、体布拉格光栅等，设计原理上类似，通过在外腔中插入分光元件，利用分光元件与腔外反馈机制来实现激光波长的调谐。光栅器件本身对于温度以及应变比较敏感，这也导致由光栅制作而成的光栅外腔半导体激光器易受外界环境影响而导致外腔系统的不稳定，进而影响输出激光的稳定性。另外基于光栅结构的半导体激光器需要复杂的沉积再生长以及高精度的光刻工艺，整体制作工艺较为繁杂。

因此，解决传统的窄线宽外腔激光器装配工艺复杂、工艺容差低、对环境波动敏感等缺陷，成为本领域的技术难题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于超表面窄带反射镜的窄线宽外腔激光器，其目的在于，通过超表面窄带反射镜对目标波长进行反射、对非目标波长进行透射，减小谐振的带宽，实现窄带滤波；由增益物质和超表面窄带反射镜构成谐振腔，由此解决外腔激光器线宽较宽、结构复杂、对环境波动敏感、稳定性差等技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

基于超表面窄带反射镜的窄线宽外腔激光器，其特征在于，包括增益物质、准直组件和超表面窄带反射镜，其中，

所述增益物质的一端为光出射端，用于射出信号光，该信号光经过所述准直组件准直后变为平行光垂直入射至所述超表面窄带反射镜的表面上；所述超表面窄带反射镜的表面为亚波长周期性结构的超表面；所述超表面对非目标波长进行透射和输出，对目标波长进行反射；该反射的目标波长经过所述准直组件、所述增益物质的一端入射至所述增益物质的另一端外侧；所述增益物质的另一端外侧镀有增反膜，用于作为反射镜，将入射光再次反射，经过所述准直组件入射至所述超表面上；以此方式，由所述增益物质的另一端外侧增反膜和所述超表面窄带反射镜构成谐振腔，结合所述增益物质对目标波长的光反复进行谐振放大，最终形成激射，激射光透过所述超表面输出。