[发明专利]一种基于扇环形结构的压电类同步调谐ECDL激光器

说明书

本发明属于半导体激光技术领域，涉及一种基于扇环形结构的压电类同步调谐ECDL(External Cavity Diode Laser)激光器。本发明由激光器外壳、激光器外底板、扇环形导轨底板、控制器接口、控温陶瓷、输出窗口、热敏电阻、电流接口板、激光二极管引脚插座、激光二极管引脚插座、激光二极管压环、激光二极管、激光二极管卡座、准直透镜卡座、准直透镜、反射光栅、直角棱镜、扇环形调谐支架、压电陶瓷、压电陶瓷安装套、高反镜构成；本发明利用扇环形导轨的独特设计满足了ECDL的类同步调谐条件，不仅能实现大范围的无跳模调谐，还能够缩小激光器的外形尺寸、显著提高激光器的可靠性，使其能满足一些特殊环境下如航空、航天、武器装备应用等领域的要求。

技术领域

本发明涉及一种基于扇环形结构的压电类同步调谐ECDL(External CavityDiode Laser)激光器，属于外腔半导体激光器技术领域。

背景技术

外腔半导体激光器提供了廉价可靠的可调谐激光源，其通常使用光栅作为外腔提供外部光反馈进入半导体的有源区，能够大为改善半导体激光器的光谱性能，获得了更窄的线宽、更高的光谱纯度和更宽的连续调谐范围，从而为高分辨率光谱学、量子精密测量、光通信和激光雷达等领域提供了理想的相干光源。

同步调谐又称为连续无跳模调谐，其范围是评价外腔半导体激光器性能的一项关键指标，可同步调谐的外腔半导体激光器拥有着广泛的应用前景。在使用镀增透膜激光二级管的外腔半导体激光器中，输出激光的波长由激光谐振腔内的损耗谱与有源区的增益谱共同决定，而在光栅外腔的作用下，满足谐振腔驻波条件和光栅方程的激光波长，由于有更低的损耗而更容易起振。如果有激光波长同时满足这两个条件，那么在腔内模式竞争中将压制其余模式起振从而实现单纵模输出。在Littman式光栅外腔半导体激光器中，需要利用光栅的色散能力进行选模。光栅对波长的选择能力与光栅的入射角和衍射角相关，在对激光器进行波长调谐时，只需转动反射调谐镜的角度就能使得光栅的衍射角发生改变，从而改变反馈波长，最终改变激光器输出进行波长调谐。在转动反射调谐镜时，外腔长度也会随之变化，导致被驻波条件所限定的外腔纵模也会随之移动，当外腔纵模与光栅反馈中心光频率的失谐量大于二分之一的外腔纵模间隔，激光器就会发生跳模。

激光器的跳模行为会大大降低外腔半导体激光器工作时的鲁棒性，同时由于跳模会导致激光器的输出波长不能够连续扫描某一波段内的所有波长，这给其在工程上的应用带来很大的局限性。Littman式光栅外腔半导体激光器的同步调谐可以通过精选反射调谐镜的旋转轴点来实现，该满足同步调谐的旋转点称为最佳调谐点，其位于光栅平面与二极管后端面延长线的角平分线与反射调谐镜的交点上，其位置距离其他光学元件比较远，如果采用传统的悬臂梁结构解决反射调谐镜围绕轴点旋转的问题，通常会因为使用长旋臂而导致结构不够紧凑或是过于复杂。另外，长旋臂对外界的振动和干扰非常敏感，会带来激光器输出波长不稳定和线宽展宽的缺点。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种基于扇环形结构的压电类同步调谐ECDL激光器。其利用扇环形调谐支架用以代替传统的悬臂梁结构支架，能够模拟反射调谐镜围绕虚拟轴点旋转，大大缩短了旋臂长度；与支架紧密配合的扇环形导轨，能够引导反射调谐镜的运动轨迹，保证了激光器在调谐时满足同步调谐条件；同时，一体化的线切割设计，使得激光器的抗振、抗干扰能力大大提升，有利于激光器的输出频率稳定和线宽压窄。本发明在保证激光器满足类同步调谐条件、获得宽泛无跳模调谐性能的同时，也使得激光器结构紧凑，有效提升了激光器的抗振性能，获得更高的输出频率稳定性和更优良的线宽指标。本发明可应用于航空航天、武器装备或其它环境恶劣的工业领域。

本发明通过以下技术方案实现：

一种基于扇环形结构的压电类同步调谐ECDL激光器，包括激光器外壳、激光器外底板、扇环形导轨底板、控制器接口、控温陶瓷、输出窗口、热敏电阻、电流接口板、激光二极管引脚插座、激光二极管压环、激光二极管、激光二极管卡座、准直透镜卡座、准直透镜、反射光栅、直角棱镜、扇环形调谐支架、压电陶瓷、压电陶瓷安装套、高反镜；