【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于激光器，尤其涉及一种覆盖蓝绿波段的超宽带可调谐半导体激光器。
技术介绍
1、蓝色和绿色是三原色中的两个，因而蓝波段激光器和绿波段激光器是激光显示中不可或缺的激光器。激光显示能提供的色域远大于其它显示方式，是目前为止能提供色彩最多、最为接近自然色彩的显示方式，因此是未来显示发展的主要方向之一。同时，蓝绿波段的激光也是水下衰减系数最小的激光，在水下通信、水下成像、海洋资源勘探、海洋环境监测及地质灾害预警、海洋防务等多个方面都存在极其重要的应用价值。此外，蓝激光还是铜等有色金属焊接最为理想的激光，在集成电路工艺中的应用大有可为；绿激光则是激光医疗等方面优质的指示光源，显示度极高。
2、目前成熟的、商业化程度较高的蓝激光和绿激光，都是分离器件，且其波长一般不能调谐。分离器件存在诸多的缺陷，比如体积大、功耗高、驱动系统复杂、互相关联程度不高不能调谐运行、稳定性和可靠性没有保障、运行维护成本高等等。在某些重要的应用场景中，比如水下通信情况下，要求器件的集成程度尽可能高，从而减小器件体积，减小器件功耗，增加器件安全性、稳定性和可靠性；同时还要求激光的波长能够调谐，以适应不同水质环境下的通信，因为不同水质环境下，衰减最小对应的波长不同，因此波长调谐可以最大程度地减小激光束的衰减，获得良好的通信质量和较远的通信距离。
3、要把蓝激光和绿激光集成在一个器件中，同时对激光波长进行调谐，其难度非常大，因为首先需要能提供宽带增益的激光增益介质，如此才能发出蓝波段和绿波段的激光波长；其次需要合适的激光谐振腔，能够同时支
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种覆盖蓝绿波段的超宽带可调谐半导体激光器，以解决现有蓝波段激光器和绿波段激光器都是分离器件，其波长一般不能调谐，且存在体积大、功耗高、互相关联程度不高等缺点，本专利技术能够提升蓝绿激光器的集成度，提高激光器的综合性能，拓展蓝绿激光器在水下等复杂场景的应用。
2、为了达到上述目的，本专利技术的技术方案为：一种覆盖蓝绿波段的超宽带可调谐半导体激光器，包括蓝波段激光产生及调谐部分、绿波段激光产生及调谐部分、共用谐振部分和耦合输出部分；
3、所述蓝波段激光产生及调谐部分用于吸收固定波长的泵浦光能量，产生第一近红外光并转换为蓝波段激光，同时进行波长调谐；
4、所述绿波段激光产生及调谐部分用于吸收固定波长的泵浦光能量，产生第二近红外光并转换为绿波段激光，同时进行波长调谐；
5、所述蓝波段激光产生及调谐部分和绿波段激光产生及调谐部分分别与所述共用谐振部分构成蓝波段激光谐振腔和绿波段激光谐振腔；
6、所述耦合输出部分用于输出蓝绿激光束。
7、进一步，所述耦合输出部分分别与所述蓝波段激光产生及调谐部分和绿波段激光产生及调谐部分相对，三者之间形成l型；所述共用谐振部分位于l型的一条边的延长线上；所述蓝波段激光谐振腔内的光束、绿波段激光谐振腔内的光束以及耦合输出部分输出的蓝绿激光束构成十字型结构。
8、进一步，所述蓝波段激光产生及调谐部分包括蓝波段激光产生单元、蓝波段激光增益介质和蓝波段激光调谐单元，所述蓝波段激光产生单元用于泵浦出蓝波段泵浦光，所述蓝波段激光增益介质能够吸收所述蓝波段泵浦光并发出第一近红外光；所述蓝波段激光增益介质与共用谐振部分构成蓝波段激光谐振腔；第一近红外光在蓝波段激光谐振腔中形成激光振荡，产生第一近红外激光；所述蓝波段激光调谐单元包括第一近红外波长偏振及调谐元件和蓝波段频率转换晶体；所述第一近红外波长偏振及调谐元件用于将第一近红外激光转变为s偏振近红外激光；所述第一近红外波长偏振及调谐元件和蓝波段频率转换晶体均能够旋转来对蓝波段激光的波长进行调谐；所述蓝波段频率转换晶体用于将所述s偏振近红外激光转换为p偏振的蓝波段激光束，所述耦合输出部分能够输出所述p偏振的蓝波段激光束；
9、所述绿波段激光产生及调谐部分包括绿波段激光产生单元、绿波段激光增益介质和绿波段激光调谐单元，所述绿波段激光产生单元用于泵浦出绿波段泵浦光，所述绿波段激光增益介质能够吸收所述绿波段泵浦光并发出第二近红外光；所述绿波段激光增益介质与共用谐振部分构成绿波段激光谐振腔；第二近红外光在绿波段激光谐振腔中形成激光振荡，产生第二近红外激光；所述绿波段激光调谐单元包括第二近红外波长偏振及调谐元件和绿波段频率转换晶体；所述第二近红外波长偏振及调谐元件用于将第二近红外激光转变为p偏振近红外激光；所述第二近红外波长偏振及调谐元件和绿波段频率转换晶体均能够旋转来对绿波段激光的波长进行调谐；所述绿波段频率转换晶体用于将所述p偏振近红外激光转换为s偏振的绿波段激光束，所述耦合输出部分能够输出所述s偏振的绿波段激光束。
10、进一步，所述耦合输出部分包括偏振选择性多膜层耦合输出元件，所述偏振选择性多膜层耦合输出元件倾斜45°设置；
11、所述偏振选择性多膜层耦合输出元件在第一通光表面镀有对45°角入射的s偏振近红外激光进行透射的第一高透过率膜层，和对45°入射的p偏振的蓝波段激光束进行反射的第一高反射率膜层；所述偏振选择性多膜层耦合输出元件在第二通光表面镀有对45°角入射的p偏振近红外激光进行反射的第二高反射率膜层，和对45°入射的s偏振的绿波段激光束进行透射的第二高透过率膜层；所述共用谐振部分位于蓝波段激光产生及调谐部分和耦合输出部分的延长线上；
12、或者所述偏振选择性多膜层耦合输出元件在第一通光表面镀有对45°角入射的s偏振近红外激光进行反射的第一高反射率膜层，和对45°入射的p偏振的蓝波段激光束进行透射的第一高透过率膜层；所述偏振选择性多膜层耦合输出元件在第二通光表面镀有对45°角入射的p偏振近红外激光进行透射的第二高透过率膜层，和对45°入射的s偏振的绿波段激光束进行反射的第二高反射率膜层；所述共用谐振部分位于绿波段激光产生及调谐部分和耦合输出部分的延长线上。
13、进一步，所述蓝波段激光产生单元包括蓝波段激光泵浦光源、第一光束整形镜和第二光束整形镜，所述蓝波段激光泵浦光源用于发出能够被所述蓝波段激光增益介质吸收的光束，所述第一光束整形镜和第二光束整形镜用于对所述蓝波段激光泵浦光源发出的光束进行整形；整形后的光束发射至所述蓝波段激光增益介进行吸收；
14、所述绿波段激光产生单元包括绿波段激光泵浦光源、第三光束整形镜和第四光束整形镜，所述绿波段激光泵浦光源用于发出能够被所述绿波段激光增益介质吸收的光束，所述第三光束整形镜和第四光束整形镜用于对所述绿波段激光泵浦光源发出的光束进行整形；整形后的光束发射至所述绿波段激光增益介质进行吸收。
15、进一步，所述蓝波段激光增益介质或绿波段激光本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种覆盖蓝绿波段的超宽带可调谐半导体激光器，其特征在于：包括蓝波段激光产生及调谐部分(1)、绿波段激光产生及调谐部分(2)、共用谐振部分(3)和耦合输出部分(4)；
2.根据权利要求1所述的一种覆盖蓝绿波段的超宽带可调谐半导体激光器，其特征在于：所述耦合输出部分(4)分别与所述蓝波段激光产生及调谐部分(1)和绿波段激光产生及调谐部分(2)相对，三者之间形成L型；所述共用谐振部分(3)位于L型的一条边的延长线上；所述蓝波段激光谐振腔内的光束、绿波段激光谐振腔内的光束以及耦合输出部分(4)输出的蓝绿激光束(25)构成十字型结构。
3.根据权利要求2所述的一种覆盖蓝绿波段的超宽带可调谐半导体激光器，其特征在于：所述蓝波段激光产生及调谐部分(1)包括蓝波段激光产生单元、蓝波段激光增益介质(10)和蓝波段激光调谐单元，所述蓝波段激光产生单元用于泵浦出蓝波段泵浦光，所述蓝波段激光增益介质(10)能够吸收所述蓝波段泵浦光并发出第一近红外光；所述蓝波段激光增益介质(10)与共用谐振部分(3)构成蓝波段激光谐振腔；第一近红外光在蓝波段激光谐振腔中形成激光振荡，产生第一近
4.根据权利要求3所述的一种覆盖蓝绿波段的超宽带可调谐半导体激光器，其特征在于：所述耦合输出部分(4)包括偏振选择性多膜层耦合输出元件(24)，所述偏振选择性多膜层耦合输出元件(24)倾斜45°设置；
5.根据权利要求1所述的一种覆盖蓝绿波段的超宽带可调谐半导体激光器，其特征在于：所述蓝波段激光产生单元包括蓝波段激光泵浦光源(5)、第一光束整形镜(6)和第二光束整形镜(7)，所述蓝波段激光泵浦光源(5)用于发出能够被所述蓝波段激光增益介质(10)吸收的光束，所述第一光束整形镜(6)和第二光束整形镜(7)用于对所述蓝波段激光泵浦光源(5)发出的光束进行整形；整形后的光束发射至所述蓝波段激光增益介进行吸收；
6.根据权利要求3所述的一种覆盖蓝绿波段的超宽带可调谐半导体激光器，其特征在于：所述蓝波段激光增益介质(10)或绿波段激光增益介质(19)分别固定在所述第一热沉(9)和第二热沉(18)上；
7.根据权利要求3所述的一种覆盖蓝绿波段的超宽带可调谐半导体激光器，其特征在于：所述蓝波段激光增益介质(10)包括第一后端高反射率反射镜(29)、第一前端发光区(30)、第一高势能透明窗口层(31)和第一防氧化保护层(32)；所述绿波段激光增益介质(19)包括第二后端高反射率反射镜(36)、第二前端发光区(37)、第二高势能透明窗口层(38)和第二防氧化保护层(39)；所述第一后端高反射率反射镜(29)和第二后端高反射率反射镜(36)分别与所述共用谐振部分(3)构成蓝波段激光谐振腔和绿波段激光谐振腔；
8.根据权利要求3所述的一种覆盖蓝绿波段的超宽带可调谐半导体激光器，其特征在于：所述第一近红外波长偏振及调谐元件(11)和第二近红外波长偏振及调谐元件(20)与光轴夹角均为布儒斯特角。
9.根据权利要求3所述的一种覆盖蓝绿波段的超宽带可调谐半导体激光器，其特征在于：所述蓝波段频率转换晶体(12)的两个通光面上均镀有对蓝波段激光波长和近红外波波长进行透射的第三高透过率膜层；所述绿波段频率转换晶体(21)的两个通光面上均镀有对绿波段激光波长和近红外波波长进行透射的第四高透过率膜层。
10.根据权利要求3所述的一种覆盖蓝绿波段的超宽带可调谐半导体激光器，其特征在于：所述共用谐振部分(3)包括超宽带反射镜(23)，所述超宽带反射镜(23)上镀有能够反射s偏振近红外激光的第三高反射率膜层，和能够反射p偏振近红外激光的第四高反射率膜层。
...【技术特征摘要】
1.一种覆盖蓝绿波段的超宽带可调谐半导体激光器，其特征在于：包括蓝波段激光产生及调谐部分(1)、绿波段激光产生及调谐部分(2)、共用谐振部分(3)和耦合输出部分(4)；
2.根据权利要求1所述的一种覆盖蓝绿波段的超宽带可调谐半导体激光器，其特征在于：所述耦合输出部分(4)分别与所述蓝波段激光产生及调谐部分(1)和绿波段激光产生及调谐部分(2)相对，三者之间形成l型；所述共用谐振部分(3)位于l型的一条边的延长线上；所述蓝波段激光谐振腔内的光束、绿波段激光谐振腔内的光束以及耦合输出部分(4)输出的蓝绿激光束(25)构成十字型结构。
3.根据权利要求2所述的一种覆盖蓝绿波段的超宽带可调谐半导体激光器，其特征在于：所述蓝波段激光产生及调谐部分(1)包括蓝波段激光产生单元、蓝波段激光增益介质(10)和蓝波段激光调谐单元，所述蓝波段激光产生单元用于泵浦出蓝波段泵浦光，所述蓝波段激光增益介质(10)能够吸收所述蓝波段泵浦光并发出第一近红外光；所述蓝波段激光增益介质(10)与共用谐振部分(3)构成蓝波段激光谐振腔；第一近红外光在蓝波段激光谐振腔中形成激光振荡，产生第一近红外激光；所述蓝波段激光调谐单元包括第一近红外波长偏振及调谐元件(11)和蓝波段频率转换晶体(12)；所述第一近红外波长偏振及调谐元件(11)用于将第一近红外激光转变为s偏振近红外激光；所述第一近红外波长偏振及调谐元件(11)和蓝波段频率转换晶体(12)均能够旋转来对蓝波段激光的波长进行调谐；所述蓝波段频率转换晶体(12)用于将所述s偏振近红外激光转换为p偏振的蓝波段激光束(13)，所述耦合输出部分(4)能够输出所述p偏振的蓝波段激光束(13)；
4.根据权利要求3所述的一种覆盖蓝绿波段的超宽带可调谐半导体激光器，其特征在于：所述耦合输出部分(4)包括偏振选择性多膜层耦合输出元件(24)，所述偏振选择性多膜层耦合输出元件(24)倾斜45°设置；
5.根据权利要求1所述的一种覆盖蓝绿波段的超宽带可调谐半导体激光器，其特征在于：所述蓝波段激光产生单元包括蓝波段激光...
【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏，王涛，朱仁江，蒋丽丹，蒋茂华，刘云杰，张方红，王柯，
申请(专利权)人：重庆师范大学，
类型：发明
国别省市：
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