專利名稱：一種半導(dǎo)體激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及激光器領(lǐng)域，尤其涉及半導(dǎo)體激光器。
背景技術(shù)：
常用半導(dǎo)體激光器為得到壓窄線寬激光輸出，通常采用標(biāo)準(zhǔn)具、濾光片、光柵等光學(xué)元件進(jìn)行選^f莫。另一方面，在可調(diào)諧激光器中，常用棱鏡或棱鏡對(duì)或棱鏡對(duì)與光柵結(jié)合壓縮激光線寬。窄線寬的半導(dǎo)體激光器常由前面提到的方法經(jīng)由外腔反饋技術(shù)實(shí)現(xiàn)，可用作拉曼光譜分析儀的激光源。 一般來講采用透射式的標(biāo)準(zhǔn)具可以使得激光輸出線寬很窄，能夠達(dá)到使用要求，但單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)具存在周期性的通帶，往往需要兩個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)具由不同自由光譜區(qū)不互相重疊
實(shí)現(xiàn)窄線寬的輸出；采用薄膜濾光片也可以實(shí)現(xiàn)單個(gè)通帶輸出，但由于鍍膜工藝的限制壓窄線寬輸出往往不理想，通帶的半高寬較大而不能滿足實(shí)際需求；光柵的應(yīng)用則比較廣泛，分類也比較多，按工作方式分為透射式和反射式光柵，工作原理都是基于多縫衍射而來，除了 0級(jí)衍射外，光柵的色分散分辨能力也很好，在很多半導(dǎo)體激光器腔外反饋技術(shù)中都通常利用閃耀光柵的1級(jí)衍射來實(shí)現(xiàn)窄線寬的輸出。
透射型標(biāo)準(zhǔn)具常用一個(gè)玻璃片兩面分別鍍高反膜，利用多光束干涉因而具有極高的光譜分辨率，但很難通過一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)具實(shí)現(xiàn)單通帶自由光譜區(qū)，此外標(biāo)準(zhǔn)具的自由光譜區(qū)周期及通帶帶寬與標(biāo)準(zhǔn)具的厚度和反射率相關(guān)。薄膜濾光片有吸收型和干涉型兩類，通常窄帶通濾光片為干涉型濾光片，采用真空鍍膜的方法形成多層薄膜結(jié)合法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具組成多級(jí)串聯(lián)結(jié)構(gòu)，但工藝上往往較為復(fù)雜，其光譜分辨能力并不理想，成本較高。衍射光柵是一塊刻有大量平行等寬、等距狹縫的平面玻璃或金屬片，利用夫瑯和費(fèi)多縫衍射原理使光發(fā)生色散，具有極高的光譜分辨率，但非閃耀光柵無論是透射式還是反射式其大部分能量集中在沒有被色散的0級(jí)衍射光譜中，因此采用定向閃耀的方法使光能集中在所需要的1級(jí)衍射光譜中。除了前面提到的幾類光學(xué)元件都有各自不同特點(diǎn)的光譜分辨本領(lǐng)，棱鏡也是常用的一種色散元件，但是單 棱鏡的光譜分辨能力并不理想，而且還受到材料的限制，在短波段適合用石英棱鏡，長(zhǎng)波段適合采用玻璃棱鏡，我們知道棱鏡的角色散率與波長(zhǎng)有關(guān)，波長(zhǎng)越短其分辨率越高，而且尺寸越大分辨率也越高。因此，也會(huì)采用棱鏡與光柵的組合或者棱鏡對(duì)來提高光譜分辨本領(lǐng)，在外腔反饋技術(shù)中可利用棱鏡的引入損耗很小并結(jié)合一平面反射鏡組成諧振腔，可大大提高線寬壓窄效果。
實(shí)用新型內(nèi)容
針對(duì)以上問題，本實(shí)用新型提出一種新的半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)，其技術(shù)方案
如下
本實(shí)用新型的半導(dǎo)體激光器，包括半導(dǎo)體激光器、準(zhǔn)直透鏡、反射鏡和變束棱鏡對(duì)，所述的變束棱鏡對(duì)設(shè)置于所述的準(zhǔn)直透鏡和反射鏡的彎折光路上。
進(jìn)一步的，所述的變束棱鏡對(duì)包括第 一變束棱鏡和第二變束棱鏡。
更進(jìn)一步的，所述的第一變束棱鏡上鍍部分反射膜，所述的第二變束棱鏡鍍減反膜。
半導(dǎo)體激光器的光束準(zhǔn)直后經(jīng)過棱鏡對(duì)色散之后，只有垂直入射在平面鏡的波長(zhǎng)才能夠有4艮好的反饋，因此獲得了線寬壓窄和調(diào)諧的效果。光束準(zhǔn)直后，通過調(diào)節(jié)平面鏡角度，可獲得調(diào)諧波長(zhǎng)輸出。
進(jìn)一步的，所述的準(zhǔn)直透鏡可釆用一非球面透鏡或自聚焦透鏡與柱面透鏡
的組合，或采用一對(duì)柱面透#:。
本實(shí)用新型的半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)，是一種窄線寬波長(zhǎng)穩(wěn)定輸出半導(dǎo)體激光器。
本實(shí)用新型采用如上技術(shù)方案，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單有效、體積更小且可大大提高線寬壓窄效果。

圖i所示的是本實(shí)用新型的示意圖具體實(shí)施方式
現(xiàn)結(jié)合附圖說明和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
本實(shí)用新型是一種新型的半導(dǎo)體激光器線寬壓窄技術(shù)器件和結(jié)構(gòu)。所設(shè)計(jì)的
結(jié)構(gòu)如圖1所示，半導(dǎo)體激光器101的光束經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡102準(zhǔn)直后，并與雙變束棱鏡組106、 108和反射鏡109的組合形成外腔，大大提高了半導(dǎo)體激光光譜的角色散分辨率，而且只有垂直入射反射鏡109的波長(zhǎng)才可以反饋回半導(dǎo)體激光器芯片中，從而實(shí)現(xiàn)很好的激光調(diào)諧，獲得窄線寬的輸出。如圖1所示，IOI為半導(dǎo)體激光器，102為準(zhǔn)直透鏡，可由一非球面透鏡或者自聚焦透鏡和柱面透鏡組成，103為準(zhǔn)直光束，106、 108為變束棱鏡對(duì)，109為反射鏡，其與半導(dǎo)體激光器內(nèi)腔組成外諧振腔，起到反饋的作用；第一變束棱鏡106前表面鍍部分反射膜105,同時(shí)在第二變束棱鏡108的前表面鍍減反膜107,因此經(jīng)過平面鏡109反饋后得到激光輸出光束104,并且光束104為窄線寬可調(diào)諧激光輸出。
圖i中ei、 e2為兩棱鏡的入射角，可用來實(shí)現(xiàn)可調(diào)諧輸出，獲得所需波長(zhǎng)窄線寬激光。
采用棱鏡的優(yōu)點(diǎn)在于其引入損耗很小，對(duì)棱鏡斜面方向即使入射角e = 89° ,
AR透射率亦可在99%以上。而且由兩變束棱鏡組成的棱鏡對(duì)比單棱鏡具有明顯的優(yōu)越性，若兩棱鏡入射角為87° ，棱鏡角為35° ,材料色散率為-1. 3xl(T4rad/nm(X-590nm,SF-13玻璃)，棱鏡組單程色散即達(dá)-4. 76xl(T2rad/nm。與一塊1200線/mm光柵相比較其角色散要高得多，比經(jīng)25倍光擴(kuò)束后的光*(角色散3. 2x10—4ad/nm)還高。實(shí)驗(yàn)證明，由純雙變束棱鏡與反射鏡組成諧振腔(無光柵)，兩棱鏡入射角分別為85。 、 87° ,若發(fā)散角約3x10—3rad,理論上其單程線寬為0. lnm,實(shí)-瞼測(cè)定的線寬約為0. 08nm。實(shí)際上，經(jīng)過多次振蕩的激光線寬，比單程理論線寬要窄得多，這里激光在腔中多次往返過程中，增益竟?fàn)幰鸬木€寬壓窄作用。而且腔長(zhǎng)越短，脈沖寬度越寬，振蕩次數(shù)越多，線寬壓窄效果越顯著。
因此，采用本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的器件結(jié)構(gòu)，即利用雙色散棱鏡與平面鏡組合外諧振腔反饋技術(shù)至少可以獲得0. lnm以下線寬甚至可達(dá)到0. Olnm線寬輸出。而且由于棱鏡本身具有很好的擴(kuò)束能力，在經(jīng)準(zhǔn)直擴(kuò)束后其角色散分辨率也更大，如果是雙變束棱鏡，其擴(kuò)束率是兩個(gè)單變束棱鏡擴(kuò)束率之乘積，因此會(huì)表
現(xiàn)出更好的色散分辨能力。例如將LD光束經(jīng)D-lens準(zhǔn)直后一個(gè)方向?yàn)?.3mm,一個(gè)方向?yàn)?. lmm,若在0. 3mm方向擴(kuò)束M-60,棱鏡最長(zhǎng)在2cm以內(nèi)。即采用2mmx 20腿棱鏡即可。采用雙色散棱鏡還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是制作簡(jiǎn)單，比常規(guī)光柵更廉價(jià)，與標(biāo)準(zhǔn)具相比較，體積要大一些，但更易制作和控制。
盡管結(jié)合優(yōu)選實(shí)施方案具體展示和介紹了本實(shí)用新型，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，在不脫離所附權(quán)利要求書所限定的本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，在形式上和細(xì)節(jié)上可以對(duì)本實(shí)用新型做出各種變化，均為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種半導(dǎo)體激光器，其特征在于包括半導(dǎo)體激光器(101)、準(zhǔn)直透鏡(102)、反射鏡(109)和變束棱鏡對(duì)，所述的變束棱鏡對(duì)設(shè)置于所述的準(zhǔn)直透鏡(102)和反射鏡(109)的彎折光路上。
2. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器，其特征在于所述的變束棱鏡對(duì)包括第 一變束棱鏡(106 )和第二變束棱鏡(108 )。
3. 如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體激光器，其特征在于所述的第一變束棱鏡(106 ) 上鍍部分反射膜(105 ),所述的第二變束棱鏡(108 )鍍減反膜(107 )。
4. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器，其特征在于所述的準(zhǔn)直透鏡(102 )可 采用一非球面透鏡或自聚焦透鏡與柱面透鏡的組合，或采用一對(duì)柱面透鏡。
專利摘要本實(shí)用新型涉及激光器領(lǐng)域，尤其涉及半導(dǎo)體激光器。本實(shí)用新型的半導(dǎo)體激光器公開了一種新型窄線寬波長(zhǎng)穩(wěn)定輸出的半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)。將LD光束經(jīng)非球面透鏡或柱面透鏡準(zhǔn)直之后，采用棱鏡或棱鏡組作為色散元件，再通過平面反射鏡形成外諧振腔作為反饋，以獲得窄線寬波長(zhǎng)穩(wěn)定輸出。本實(shí)用新型采用如上技術(shù)方案，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單有效、體積更小且可大大提高線寬壓窄效果。
文檔編號(hào)G02B1/10GK201364418SQ200920137078
公開日2009年12月16日 申請(qǐng)日期2009年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月10日
發(fā)明者凌吉武, 礪 吳, 柏天國(guó), 薛有為, 馬英俊 申請(qǐng)人:福州高意通訊有限公司