一種基于棱鏡擴束的可調(diào)諧光柵外腔半導體激光器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及半導體激光器技術(shù)，尤其是一種基于棱鏡擴束的可調(diào)諧光柵外腔半導 體激光器。
【背景技術(shù)】
[0002] 半導體激光器由于具有電光直接轉(zhuǎn)換、體積小、壽命長等優(yōu)點，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于許 多領(lǐng)域，然而其線寬通常比較大?？紤]到激光器的線寬與相位噪聲成正比關(guān)系，為了保證其 相關(guān)系統(tǒng)的性能，窄線寬可調(diào)諧激光器變得不可或缺。對于半導體激光器來說，受激福射占 據(jù)支配地位，但不可避免地存在自發(fā)福射，運會造成頻率噪聲，使激光頻譜發(fā)生展寬。窄線 寬可調(diào)諧激光器是新一代密集波分復(fù)用系統(tǒng)W及全光網(wǎng)絡(luò)中光子交換的關(guān)鍵光電子器件， 目前已經(jīng)實現(xiàn)了寬波長范圍的連續(xù)或準連續(xù)調(diào)諧，并有相應(yīng)的產(chǎn)品投放市場。
[0003] 可調(diào)諧外腔半導體激光器具有線寬窄，調(diào)諧范圍大，輸出功率高、較好的單縱模特 性W及穩(wěn)定性等優(yōu)點。為了使半導體激光器輸出穩(wěn)定的頻率，首先要保證半導體激光器輸 出的激光是單縱模的。為了使半導體激光器能輸出單縱模，就要抑制增益帶寬內(nèi)的其他模 式，而只讓其中一個模式得到加強。所謂的外腔，是相對于內(nèi)腔而言的，內(nèi)腔指的是半導體 激光二極管前后端面所構(gòu)成的諧振腔，外腔是將諧振腔延伸至半導體激光二極管外面，用 光學反饋原件實現(xiàn)外部反饋從而形成光振蕩，光柵正是實現(xiàn)外部反饋的一種光反饋原件。 由于外腔長度遠大于內(nèi)腔，在外腔中振蕩的不同激光模式之間的頻率間隔，要遠小于內(nèi)腔， 一旦實現(xiàn)單一模式輸出，半導體激光器線寬也就被大大的壓窄了。通常使用外腔結(jié)構(gòu)有 Littrow和Littman兩種，調(diào)節(jié)它們的反饋原件，從而改變外腔腔長，使外腔中的某一個振蕩 模式被選出來，實現(xiàn)單一模式輸出。
[0004] Littrow結(jié)構(gòu)外腔半導體激光器由激光二極管(輸出光面鍛有增透膜、另一面鍛有 高反膜）、準直透鏡、光柵Ξ個部分構(gòu)成，如圖1所示。激光二極管出射光經(jīng)過準直透鏡后W 一定的角度入射到光柵，選擇適當?shù)娜肷浣嵌龋构鈻诺妮敵龉庵挥?級和+1級光，其中0級 光作為激光器出射光，+1級光反饋回激光二極管，構(gòu)成半導體激光器的外腔振蕩。
[0005] Littman結(jié)構(gòu)外腔半導體激光器由激光二極管、準直透鏡、光柵、反射鏡四部分構(gòu) 成，如圖2所示。在該結(jié)構(gòu)中，激光二極管出射光經(jīng)準直透鏡W-個較好的角度入射到光柵， 同樣的，0級光作為激光器出射光，+1級光作為反饋光被反射鏡反射后，再經(jīng)過一次光柵沿 原路返回，構(gòu)成半導體激光器的外腔振蕩。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于公開一種基于棱鏡擴束的可調(diào)諧光柵外腔半導體激光器，該激 光器具有結(jié)構(gòu)緊湊，裝調(diào)簡單，腔內(nèi)損耗小增益高，可W同時獲得窄線寬、較高的輸出能量 指標和實現(xiàn)寬波長范圍的連續(xù)可調(diào)諧。
[0007] 為了解決上述技術(shù)問題，實現(xiàn)上述技術(shù)效果，本發(fā)明采用的技術(shù)方案一是：
[000引一種基于棱鏡擴束的可調(diào)諧光柵外腔半導體激光器，包括激光二極管11、準直透 鏡12、光柵14,其特征在于，還包括二個或兩個W上Ξ棱鏡13組成的棱鏡擴束系統(tǒng)，使得激 光二極管11發(fā)出的激光經(jīng)過準直透鏡12后，在經(jīng)過光柵14之前，被棱鏡擴束系統(tǒng)進行色散 放大。每個Ξ棱鏡13的入射光角度均為激光二極管11波長對應(yīng)的布儒斯特角。每個Ξ棱鏡 13的出射光勻垂直于該Ξ棱鏡13的出射棱邊。
[0009] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案二是：一種基于棱鏡擴束的可調(diào)諧光柵外腔半導體激光 器，包括激光二極管21、準直透鏡22、光柵24、反射鏡25,其特征在于，還包括若干個Ξ棱鏡 23組成的棱鏡擴束系統(tǒng)，使得激光二極管21發(fā)出的激光經(jīng)過準直透鏡22后，在經(jīng)過光柵24 之前，被棱鏡擴束系統(tǒng)進行色散放大。每個Ξ棱鏡23的入射光角度均為激光二極管21波長 對應(yīng)的布儒斯特角。每個Ξ棱鏡23的出射光勻垂直于該Ξ棱鏡13的出射棱邊。棱鏡擴束系 統(tǒng)出射光為光柵24的入射光，光柵24的1級衍射光經(jīng)過反射鏡25反射回光柵24后，沿原路返 回激光二極管21，光柵24的0級光作為可調(diào)諧光柵外腔半導體激光器的輸出。
[0010] 本發(fā)明的有益效果是:基于棱鏡擴束的可調(diào)諧光柵外腔半導體激光器，在普通外 腔式半導體的基礎(chǔ)上，在外腔反饋的光路中加入了棱鏡擴束系統(tǒng)，激光經(jīng)過棱鏡擴束系統(tǒng) 后，由于光束的擴大增加了光柵的分辨率，同時Ξ棱鏡本身的色散特性使激光器外腔中的 振蕩光進一步色散分開，從而使激光器線寬進一步壓窄。
【附圖說明】
[0011] 圖1是現(xiàn)有的Littrow型光柵外腔半導體激光器線的原理示意圖；
[0012] 圖2是現(xiàn)有的Littman型光柵外腔半導體激光器線的原理示意圖；
[0013] 圖3是本發(fā)明提供的【具體實施方式】一；
[0014] 圖4是本發(fā)明提供的【具體實施方式】二；
[0015] 圖5是本發(fā)明提供的棱鏡擴束系統(tǒng)的某一【具體實施方式】；
[0016] 圖6是本發(fā)明所述棱鏡擴束系統(tǒng)的擴大光束原理示意圖；
[0017] 圖7是本發(fā)明【具體實施方式】一(即圖3)線寬測量對比圖；
[0018] 圖8是本發(fā)明【具體實施方式】二線寬測量對比圖。
[0019]
【具體實施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明進行詳細描述。
[0021] 圖3是本發(fā)明提供的【具體實施方式】一。如圖3所示，包括激光二極管11、準直透鏡 12、棱鏡擴束系統(tǒng)、光柵14。其中，激光二極管11用于輸出激光光束，其在電流的作用下導帶 中的電子和價帶中的空穴復(fù)合產(chǎn)生受激福射，在內(nèi)腔(激光二極管兩個端面之間形成的諧 振腔）中諧振產(chǎn)生激光;準直透鏡12,有著非常短焦距，用于對激光二極管11輸出的光束整 形，形成平行光束;棱鏡擴束系統(tǒng)，由若干個Ξ棱鏡13組成，用于改變準直透鏡12輸出平行 光束光斑大小，同時提高系統(tǒng)色散性能，本【具體實施方式】中包括兩個Ξ棱鏡13;光柵14,用 于對棱鏡擴束系統(tǒng)輸出的平行光束進一步色散，同時構(gòu)成該激光器外腔(激光二極管出射 端面與光柵之間形成的諧振腔）的一個諧振面，棱鏡擴束系統(tǒng)輸出的平行光束打到光柵14 上，1級衍射光原路經(jīng)過棱鏡擴束系統(tǒng)與準直透鏡12后，返回到激光二極管11，在光柵14和 激光二極管11輸出端面為腔