谐振腔及应用该谐振腔的绝热激光器制造技术

本申请揭示了一种谐振腔，所述谐振腔包括对应设置的第一反射结构和第二反射结构、以及位于第一反射结构和第二反射结构之间的增益单元，所述增益单元包括对光线进行放大的增益结构和对光程进行补偿的温度补偿结构，所述增益结构和温度补偿结构分别采用正温度系数材料和负温度系数材料制成，所述温度补偿结构通过对光程进行补偿来维持射出谐振腔的光线的波长保持不变。本申请中采用负温度系数材料作为补偿能使得谐振腔在不同温度下保持波长稳定；绝热激光器中谐振腔增益单元的有效折射率不会变化，进而光程保持不变，激光器的输出波长不会随着温度漂移。

Resonant cavity and adiabatic laser using the same

The invention discloses a resonant cavity, the resonant cavity comprises a first reflection structure and the corresponding set of second reflection structure and located between the first and second reflection structure reflecting structure gain unit, the gain amplification unit includes a gain structure and temperature compensation structure to compensate the optical path of the light, and gain structure the temperature compensation structure using material with positive temperature coefficient and negative temperature coefficient materials, the temperature compensation structure is maintained by the compensation of optical path to maintain the resonant wavelengths of light emitted. The negative temperature coefficient of material in this application as compensation makes the resonant cavity keep stable wavelength at different temperatures; effective index of resonant cavity gain in the laser unit adiabatic rate will not change, and the path remains unchanged, the output wavelength of the laser with no temperature drift.

【技术实现步骤摘要】
谐振腔及应用该谐振腔的绝热激光器
本申请属于激光器
，具体涉及一种谐振腔及应用该谐振腔的绝热激光器。
技术介绍
谐振腔为光波在来回反射从而提供光能反馈的空腔，其作为激光器的必要组成部分，通常由两块与工作介质轴线垂直的平面或凹球面反射镜构成。谐振腔的作用是选择频率一定、方向一致的光作最优先的放大，而把其他频率和方向的光加以抑制。凡不沿谐振腔轴线运动的光子均很快逸出谐振腔外，沿轴线运动的光子将在谐振腔内继续前进，并经两反射镜的反射不断往返运行产生振荡，运行时不断与受激粒子相遇而产生受激辐射，沿轴线运行的光子将不断增殖，在腔内形成传播方向一致、频率和相位相同的强光束，从而产生激光。参图1所示为现有技术中常用激光器的谐振腔，包含第一反射结构10'、增益结构20'、及第二反射结构30'。增益结构20'所用的材料为Ⅲ-Ⅴ族化合物材料，这种材料的折射率会随着温度的升高而增大，因此在不同温度的情况下，谐振腔中增益结构的有效折射率也会发生变化，从而谐振腔的光程会改变，导致激光器波长随着温度漂移。因此针对上述问题，有必要提供一种谐振腔及应用该谐振腔的绝热激光器。
技术实现思路
本申请一实施例提供一种谐振腔，所述谐振腔包括对应设置的第一反射结构和第二反射结构、以及位于第一反射结构和第二反射结构之间的增益单元，所述增益单元包括对光线进行放大的增益结构和对光程进行补偿的温度补偿结构，所述增益结构和温度补偿结构分别采用正温度系数材料和负温度系数材料制成，所述温度补偿结构通过对光程进行补偿来维持射出谐振腔的光线的波长保持不变。一实施例中，所述增益结构和温度补偿结构满足Δn1*l1+Δn2*l2＝0，其中，Δn1＝dn1/dT和Δn2＝dn2/dT分别为增益结构和温度补偿结构的温度系数，n1和n2分别为增益结构和温度补偿结构的折射率，l1和l2分别为增益结构和温度补偿结构的长度。一实施例中，所述增益结构的材料为Ⅲ-Ⅴ族化合物正温度系数材料，温度补偿结构的材料为聚合物负温度系数材料。一实施例中，所述增益结构和温度补偿结构之间还包括过渡结构。一实施例中，所述过渡结构为增透膜与模斑转换器中的一个或多个的组合。一实施例中，所述第一反射结构为宽带反射结构，第二反射结构为窄带反射结构，宽带反射结构对应的波长为中心波长±10nm，窄带反射结构对应的波长为中心波长±0.1nm。一实施例中，所述第一反射结构为宽带反射膜，所述第二反射结构为窄带光栅反射结构。一实施例中，所述第一反射结构或第二反射结构的材料为氧化硅。本申请另一实施例提供一种绝热激光器，所述绝热激光器包括上述的谐振腔。与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：增益结构和温度补偿增益结构分别选用正温度系数材料和负温度系数材料，采用负温度系数材料作为补偿能使得谐振腔在不同温度下保持波长稳定；绝热激光器中谐振腔增益单元的有效折射率不会变化，进而光程保持不变，激光器的输出波长不会随着温度漂移。附图说明图1是现有技术中谐振腔的结构示意图；图2是本申请第一实施方式中谐振腔的结构示意图；图3是本申请第二实施方式中谐振腔的结构示意图；图4是本申请第三实施方式中绝热激光器的剖面结构示意图。具体实施方式以下将结合附图所示的具体实施方式对本申请进行详细描述。但这些实施方式并不限制本申请，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本申请的保护范围内。在本申请的各个图示中，为了便于图示，结构或部分的某些尺寸会相对于其它结构或部分扩大，因此，仅用于图示本申请的主题的基本结构。本文使用的例如“左”、“右”、“左侧”、“右侧”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的设备翻转，则被描述为位于其他单元或特征“右侧”的单元将位于其他单元或特征“左侧”。因此，示例性术语“右侧”可以囊括左侧和右侧这两种方位。设备可以以其他方式被定向(旋转90度或其他朝向)，并相应地解释本文使用的与空间相关的描述语。当元件或层被称为与另一部件或层“连接”时，其可以直接在该另一部件或层上、连接到该另一部件或层，或者可以存在中间元件或层。相反，当部件被称为“直接连接在另一部件或层上”时，不能存在中间部件或层。参图2所示，介绍本申请谐振腔的第一实施方式。该谐振腔100从左向右依次包括第一反射结构110、增益单元120、以及第二反射结构130，其中，增益单元包括位于第一反射结构110右侧的增益结构121、位于第二反射结构130左侧的温度补偿结构122。其中，增益结构用于对光线进行放大，温度补偿结构用于对光程进行补偿，温度补偿结构通过对光程进行补偿来维持射出谐振腔的光线的波长保持不变。本实施方式中增益结构121和温度补偿结构122分别采用正温度系数材料和负温度系数材料制成，且在不同温度下谐振腔的输出波长保持不变。本申请中激光器谐振腔的原理是运用两种材料相结合保证激光器谐振腔的光程(光程＝折射率*距离)不变。激光器谐振腔条件为：光程＝波长的整数倍。设定增益结构121中正温度系数材料长度为l1，折射率为n1，温度系数Δn1＝dn1/dT，Δn1＞0；设定温度补偿结构122中负温度系数材料长度为l2，折射率为n2，温度系数Δn2＝dn2/dT，Δn2＜0。根据“光程＝光波长整数倍”可以得出：2(n1*l1+n2*l2)＝m*lamda；其中，m为正整数，lamda为激光器输出波长；为了保证激光器输出波长不变，在不同温度下，上式可以改写为：(n1+Δn1)*l1+(n2+Δn2)*l2＝C，C为常数；满足上式恒等的条件为：Δn1*l1+Δn2*l2＝0。因此，本申请中只需选择相应的材料后使得温度系数Δn1、Δn2和增益结构、温度补偿结构的长度l1、l2满足条件Δn1*l1+Δn2*l2＝0即可。本实施方式中增益结构121选用Ⅲ-Ⅴ族化合物正温度系数材料，温度补偿结构122选用聚合物负温度系数材料，采用负温度系数材料作为补偿能使得谐振腔在不同温度下保持波长稳定。本实施方式中增益结构121临近第一反射结构设置，而温度补偿结构临近第二反射结构设置，应当理解的是，在其他实施方式中增益结构121也可以临近第二反射结构设置，而温度补偿结构122临近第一反射结构设置，且两者满足“Δn1*l1+Δn2*l2＝0”，同样可以实现相同的效果的谐振腔。本申请中所指的Ⅲ-Ⅴ族化合物为常用的半导体材料，其由在化学周期表里三价元素(例如铝、镓、铟、铊)以及五价元素(例如氮、磷、砷、锑、铋)组成的，例如砷化镓等。本实施方式中第一反射结构110和第二反射结构130为平面或曲面反射镜，两者均由低温度系数材料制作，例如氧化硅等。其中，第一反射结构110和第二反射结构130的其中一个为窄带的反射镜，而另一个为宽带的反射镜。如本实施方式中第一反射结构110为宽带反射结构，其位于第一增益结构121的左侧；第二反射结构130为窄带反射结构，其位于第二增益结构122的右侧。本实施方式中宽带反射结构对应的波长为中心波长±10nm，窄带反射结构对应的波长为中心波长±0.1nm。在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种谐振腔，所述谐振腔包括对应设置的第一反射结构和第二反射结构、以及位于第一反射结构和第二反射结构之间的增益单元，其特征在于，所述增益单元包括对光线进行放大的增益结构和对光程进行补偿的温度补偿结构，所述增益结构和温度补偿结构分别采用正温度系数材料和负温度系数材料制成，所述温度补偿结构通过对光程进行补偿来维持射出谐振腔的光线的波长保持不变。

【技术特征摘要】
1.一种谐振腔，所述谐振腔包括对应设置的第一反射结构和第二反射结构、以及位于第一反射结构和第二反射结构之间的增益单元，其特征在于，所述增益单元包括对光线进行放大的增益结构和对光程进行补偿的温度补偿结构，所述增益结构和温度补偿结构分别采用正温度系数材料和负温度系数材料制成，所述温度补偿结构通过对光程进行补偿来维持射出谐振腔的光线的波长保持不变。2.根据权利要求1所述的谐振腔，其特征在于，所述增益结构和温度补偿结构满足Δn1*l1+Δn2*l2＝0，其中，Δn1＝dn1/dT和Δn2＝dn2/dT分别为增益结构和温度补偿结构的温度系数，n1和n2分别为增益结构和温度补偿结构的折射率，l1和l2分别为增益结构和温度补偿结构的长度。3.根据权利要求2所述的谐振腔，其特征在于，所述增益结构的材料为Ⅲ-Ⅴ族化合物正温度系...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟龙，张永干，常江，苏奎，孙雨舟，杜颖超，
申请(专利权)人：苏州旭创科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32