基于角锥阵列外腔反射镜的光栅激光器制造技术

本发明专利技术公开一种基于角锥阵列外腔反射镜的光栅激光器，属于激光技术领域，包括半导体激光管、准直透镜、光栅和角锥阵列外腔反射镜；光栅用于根据接收的激光输出一级衍射光并投射到角锥阵列外腔反射镜上；角锥阵列外腔反射镜将一级衍射光一部分透射，另一部分反射到光栅上得到二级衍射光；准直透镜对二级衍射光进行准直，并投射返回到半导体激光管形成腔反馈；角锥阵列外腔反射镜包括相对的平面和角锥面，角锥面由角锥阵列构成，角锥阵列外腔反射镜的平面或角锥面面向光栅，通过角锥阵列的内表面或外表面反射激光。本发明专利技术能够提供光栅激光器的频率稳定性。光器的频率稳定性。光器的频率稳定性。

【技术实现步骤摘要】
基于角锥阵列外腔反射镜的光栅激光器


[0001]本专利技术属于激光
，具体涉及一种基于角锥阵列外腔反射镜的光栅激光器。

技术介绍

[0002]外腔半导体激光器因其结构紧凑、单色性好、波长稳定的优势广泛应用于光频标、生物医学诊断、光存储、高分辨光谱分析及量子精密测量等应用领域。外腔光栅激光器主要有Littrow和Littman两种形式，其中Littrow型外腔光栅激光器主要原理为半导体激光管输出激光通过准直透镜后投射到光栅上，通过机械器件旋转光栅的角度使产生的一级衍射光沿入射光路反馈回半导体激光管，零级光作为输出激光，精细调节光栅的角度可以实现不同波长的激光输出；Littman型外腔光栅激光器主要原理为半导体激光管输出激光通过准直透镜后投射到光栅上产生，并又投射到平面反射镜上，平面反射镜将一级衍射光反射回光栅上，经过第二次衍射作用返回到半导体激光管，固定光栅的位置不变，精细调节平面反射镜的角度可以实现特定波长的激光输出。
[0003]对于Littman型式的外腔半导体激光器，其激光波长的稳定性取决于半导体激光管、准直透镜、光栅及外腔反射镜的机械位置的稳定性，现有技术中，外腔反射镜都采用平面镜或单角锥，这种外腔反射镜的方向性对输出激光波长影响非常大，其不稳定性直接影响激光的频率噪声，在现有技术中，其弊端如下：1)平面反射腔镜对光学角度较为敏感，安装过程中轻微的角度偏折极其容易导致输出光功率急速下降，从而加大安装难度；2)现有技术中平面外腔反射镜极易受环境(振动、温度等)及固定器件老化的影响，激光谐振腔的腔镜容易发生轻微松动，使得激光器原谐振模式发生漂移，腔镜的反射光不能按原光路返回到激光管，光强的分布模式发生改变，导致激光腔的输出能量损失严重，3)平面反射腔镜的角度敏感性极强，安装过程中或器件老化的原因都会不同程度的导致激光角度的偏折，影响激光对增益介质抽运的不均匀性，影响激光波长的稳定性。
[0004]2020年，长春新产业光电技术有限公司刘野等研究了采用平面反射腔镜作为外腔反射腔镜，其平面反射腔镜的固定方式一般采用固体胶固定在机械件上，由于固体胶老化及外界机械震动的干扰容易影响光栅激光器的频率稳定性。

技术实现思路

[0005]针对现技术中由于固定器件老化及机械振动对激光频率稳定性影响显著的问题，本专利技术提供一种角锥阵列做外腔反射镜的光栅激光器，首次创新性地提出高稳定度、抗环境干扰能力强且易于调试的光栅激光器，其高稳定的性能可以进一步提高光抽运效应如铷钟或铯钟频率稳定度指标。
[0006]本专利技术提供的基于角锥阵列外腔反射镜的光栅激光器的新颖性和创造性体现在：本专利技术创造性地提出利用角锥阵列外腔反射镜实现的光栅激光器机械稳定性高，突破了现有技术中由于固体胶老化及外界机械震动的影响造成光栅激光器的频率稳定度难以提升
的瓶颈，用简单的光学器件实现了一种高性能的基于角锥阵列外腔反射镜的光栅激光器，其对环境的要求大大低于现有技术中基于平面反射镜的光栅激光器，大大增强了光栅激光器对环境变化的耐受性，如机械振动、温度变化等。本专利技术创新性地提出结构简单、易于实现且使用寿命长的角锥阵列作为外腔反射镜，依靠集成化的和高稳定性的设计减少环境因素导致的输出激光频率的不稳定性，同时通过优化单个角锥的尺寸及高度并控制整个角锥阵列外腔反射镜的尺寸可以进一步提高激光的利用效率。
[0007]本专利技术提供的技术方案如下：
[0008]一种基于角锥阵列外腔反射镜的光栅激光器，包括：半导体激光管、准直透镜、光栅和角锥阵列外腔反射镜；半导体激光管用于输出激光，并投射到准直透镜上；准直透镜用于对激光进行准直，并投射到光栅上；光栅用于根据接收的激光输出一级衍射光并投射到角锥阵列外腔反射镜上；角锥阵列外腔反射镜将一级衍射光一部分透射，另一部分反射到光栅上得到二级衍射光；准直透镜对二级衍射光进行准直，并投射返回到半导体激光管形成腔反馈；角锥阵列外腔反射镜包括相对的平面和角锥面，角锥面由角锥阵列构成，角锥阵列外腔反射镜的平面或角锥面面向光栅，通过角锥阵列的内表面或外表面反射激光。
[0009]优选地，角锥阵列外腔反射镜为三棱锥型，三棱锥型角锥阵列外腔反射镜的角锥面由三棱锥阵列构成。
[0010]优选地，三棱锥型角锥阵列外腔反射镜的角锥面由正三棱锥阵列构成，每个正三棱锥的三个侧面为互相垂直的等腰直角三角形，底面为等边三角形。
[0011]优选地，角锥阵列外腔反射镜的角锥阵列的外表面镀有高反膜。
[0012]优选地，角锥阵列外腔反射腔镜的镀膜的反射波长与半导体激光管输出的激光的中心波长相同。
[0013]优选地，角锥阵列外腔反射腔镜的长宽为0.5～1英寸，角锥面的单个角锥的底面边长为微米量级。
[0014]优选地，光栅的倾斜角度可调节。
[0015]本专利技术的光栅激光器工作时，半导体激光管发出的光经过准直透镜外投射到光栅上，微调谐光栅角度得到一级衍射光投射到角锥阵列外腔反射镜上，并紧固光栅的位置；角锥阵列外腔反射镜将一级衍射光反射到光栅上，一级衍射光发生二次衍射，得到的二级衍射光沿原光路返回到半导体激光管内增益介质区，实现单纵模窄线宽输出，零级光作为输出光。
附图说明
[0016]图1为本专利技术实施例中的一种基于角锥阵列外腔反射镜的光栅激光器示意图；
[0017]图中：1
‑
半导体激光管、2
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准直透镜、3
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光栅、4
‑
角锥阵列外腔反射镜。
[0018]图2本专利技术实施例中的另一种基于角锥阵列外腔反射镜的光栅激光器示意图；
[0019]图中：1
‑
半导体激光管、2
‑
准直透镜、3
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光栅、4
‑
角锥阵列外腔反射镜
[0020]图3为实施例中三棱锥角锥阵列外腔反射镜俯视图。
[0021]图4为实施例中角锥阵列外腔反射镜侧视图。
具体实施方式
[0022]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0023]图1为本专利技术实施例中的一种基于角锥阵列外腔反射镜的光栅激光器，包括：半导体激光管1、准直透镜2、光栅3和角锥阵列外腔反射镜4。半导体激光管1发出的光经过准直透镜2后投射到光栅3上，微调谐光栅3角度得到一级衍射光投射到角锥阵列外腔反射镜4上，并紧固光栅3的位置，角锥棱镜外腔反射镜4角锥侧内表面对激光进行多角度反射，一部分透过，另一部分返回到一级衍射光反射到光栅3上，一级衍射光发生二次衍射，得到的二级衍射光沿原光路返回到半导体激光管1内增益介质区，实现单纵模窄线宽输出，零级光作为输出光。
[0024]图2为本专利技术实施例中的另一种基于角锥阵列外腔反射镜的光栅激光器，包括：半导体激光管1、准直透镜2、光栅3和角锥阵列外腔反射镜4。半导体激光管1发出的光经过准直透镜2后投射到光栅3上，微本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于角锥阵列外腔反射镜的光栅激光器，其特征在于，包括半导体激光管、准直透镜、光栅和角锥阵列外腔反射镜；半导体激光管用于输出激光，并投射到准直透镜上；准直透镜用于对激光进行准直，并投射到光栅上；光栅用于根据接收的激光输出一级衍射光并投射到角锥阵列外腔反射镜上；角锥阵列外腔反射镜将一级衍射光一部分透射，另一部分反射到光栅上得到二级衍射光；准直透镜对二级衍射光进行准直，并投射返回到半导体激光管形成腔反馈；角锥阵列外腔反射镜包括相对的平面和角锥面，角锥面由角锥阵列构成，角锥阵列外腔反射镜的平面或角锥面面向光栅，通过角锥阵列的内表面或外表面反射激光。2.如权利要求1所述的基于角锥阵列外腔反射镜的光栅激光器，其特征在于，角锥阵列外腔反射镜为三棱锥型，三棱锥型角锥阵列外腔反射镜的角锥面由三棱锥阵列构成。3.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈景标，张佳，史田田，陈昆昆，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：