可调谐光栅外腔半导体激光器制造技术

本发明专利技术公开了一种可调谐光栅外腔半导体激光器，主要包括半导体激光器、准直透镜、衍射光栅和调谐装置。该半导体激光器发出的激光器经过准直透镜准直后，入射到衍射光栅上，衍射得到的一级衍射光沿原路返回半导体激光器有源区，与有源区内光场相互作用，从而实现单纵模窄线宽输出，零级衍射光作为输出光。激光器的波长调谐通过准直透镜的旋转实现。当驱动装置驱动准直透镜旋转一个小角度时，经过准直透镜的准直光束会偏离系统的光轴，使得入射到衍射光栅的光束角度发生变化，相当于衍射光栅发生了旋转，实现了波长的调谐。采用该半导体激光器，能够实现对激光器波长的快速调谐，并利于系统的小型化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体激光器技术，尤其涉及一种可调谐光栅外腔半导体激光器，其能够利用旋转准直透镜进行波长调谐。
技术介绍
光源的波长调谐技术是激光技术的重要组成部分，可调谐光栅外腔半导体激光器具有可调范围宽、光谱纯度好、转换效率高、可靠性好等优点，在光通信、光存储、原子物理、测量等领域有着广阔的应用前景。在现有技术中，常用的可调谐光栅外腔半导体激光器一般有两种类型。一种是Littrow型可调谐光栅外腔半导体激光器，另一种是Littman-Metcalf型可调谐光栅外腔 半导体激光器。下面对上述可调谐光栅外腔激光器作一简介。Littrow型可调谐光栅外腔半导体激光器，一般包括三个器件作为增益介质的半导体激光器、对激光器光束进行准直的准直透镜和作为选频元件的衍射光栅。半导体激光器发出的光束经过准直透镜准直后得到平行光，该平行光入射到衍射光栅上被衍射，其中，零级衍射光直接作为输出光，而一级衍射光则沿原入射光路返回半导体激光器中，与有源区发生作用，从而实现线宽的压窄。Littrow型可调谐光栅外腔半导体激光器的波长调谐是通过旋转衍射光栅来实现。Littrow型可调谐光栅外腔半导体激光器具有效率高、结构简单紧凑等优点。例如C. J. Hawthorn等提出的一种可调谐光栅外腔半导体激光器(参见文献‘“Littrow configuration tunable external cavity diode laser with fixeddirection output beam’by C. J. Hawthorn, K. P. Weber and R. E. Scholten, Reviewof Scientific Instruments, Vol. 72, Pages 4477-4479，Decemner, 2001”)就是一种比较典型的Littrow型可调谐光栅外腔半导体激光器。Littman-Metcalf型可调谐光栅外腔半导体激光器是在Littrow型可调谐光栅外腔半导体激光器的基础上增加了一个反射镜来实现的。半导体激光器发出的光束经过准直透镜准直后得到平行光，该平行光入射到衍射光栅上被衍射，其中，零级衍射光直接作为输出光，而一级衍射光入射到反射镜上，并被反射回衍射光栅，进而返回半导体激光器进行震荡。Littman-Metcalf型可调谐光栅外腔半导体激光器的波长调谐是通过旋转反射镜来实现。Littrow型可调谐光栅外腔半导体激光器具有光谱特性好等优点，但是其结构相对Littrow型可调谐光栅外腔半导体激光器来说较为复杂，所以通常使用Littrow型可调谐光栅外腔半导体激光器。Littrow型可调谐光栅外腔半导体激光器和Littman-Metcalf型可调谐光栅外腔半导体激光器的波长调谐都是通过旋转衍射光栅或者反射镜实现，由于衍射光栅和反射镜的体积较大，而且对入射光的角度非常敏感，导致了系统的调谐速度较慢，精度要求较高，而且系统的体积较大
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种可调谐光栅外腔半导体激光器，采用旋转准直透镜来实现Littrow型可调谐光栅外腔半导体激光器的波长调谐，以实现对可调谐光栅外腔半导体激光器的快速调谐，并减小系统体积，降低系统成本。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的 一种可调谐光栅外腔半导体激光器，该激光器包括半导体激光器、可旋转准直透镜、调谐装置和衍射光栅； 所述可旋转准直透镜设置于调谐装置上，并且半导体激光器放置在准直透镜的焦点上，其半导体激光器的光轴与可旋转的准直透镜光轴重合。衍射光栅与准直透镜所在的平面有一定的夹角。半导体激光器发出的光束经准直透镜准直之后入射到衍射光栅上，部分 衍射光作为输出，另一部分衍射光作为反馈返回半导体激光器中进行震荡。通过准直透镜的旋转可以实现波长的调谐，当驱动装置驱动准直透镜旋转一个小角度时，经过准直透镜的准直光束会偏离系统的光轴，使得入射到衍射光栅的光束角度发生变化，相当于衍射光栅发生了旋转，实现了波长的调谐。其中，所述准直透镜为球面透镜、非球面透镜或组合透镜。所述的调谐装置可以驱动准直透镜旋转。所述的调谐装置可以驱动衍射光栅旋转。所述的调谐装置可以驱动准直透镜和衍射光栅同时旋转。所述的调谐装置可以由电动马达驱动。所述的调谐装置可以由步进电机驱动。所述的调谐装置也可以由微机电系统驱动。本专利技术所提供的可调谐光栅外腔半导体激光器，具有以下优点 该可调谐光栅外腔半导体激光器的准直透镜可以旋转，因此能够改变准直后入射到衍射光栅上光束的角度，从而可以实现波长的调谐。由于该可调谐光栅外腔半导体激光器的波长调谐是驱动透镜旋转实现，因此该可调谐光栅外腔半导体激光器拥有较快的调谐速度和较宽的调谐范围，并且体积较小。附图说明图I为本专利技术的可调谐光栅外腔半导体激光器结构示意图。图2为可旋转准直透镜原理示意图。图3为本专利技术的第一个实施例的示意图。图4为本专利技术的第二个实施例的示意图。图5为本专利技术的第三个实施例的示意图。图6为本专利技术的第四个实施例的示意图。具体实施例方式下面结合附图及本专利技术的实施例对本专利技术的半导体激光器作进一步详细的说明。本专利技术的核心思想通过旋转准直透镜实现可调谐光栅外腔半导体激光器的调谐。所述半导体激光器发出的相干光束经过准直透镜后准直成平行光，平行光被衍射光栅衍射后，一级衍射光反馈回所导体激光器的有源区，与有源区内光场作用，从而实现单纵模窄线宽输出，零级衍射光作为输出光，当驱动装置驱动准直透镜旋转一个小角度时，经过准直透镜的准直光束会发生偏转，使得入射到衍射光栅的光束角度发生变化；所述可调谐光栅外腔半导体激光器中的准直透镜可以旋转，从而使准直后的光束入射到衍射光栅时有小角度的偏转，相当于旋转了衍射光栅，实现激光器的波长调谐。因此凡是使用旋转准直透镜作为调谐方式的光栅外腔半导体激光器均在本专利技术的保护范围之内。图I为本专利技术的可调谐光栅外腔半导体激光器结构示意图，如图I所示，该可调谐光栅外腔半导体激光器主要包括半导体激光 器101、准直透镜102、衍射光栅103和调谐装置104。半导体激光器101放置于准直透镜102的焦点，并且半导体激光器101的光轴与准直透镜102的光轴重合，衍射光栅103与准直透镜102所在的平面有一定的夹角。半导体激光器101发出的激光经过准直透镜102准直后，入射到衍射光栅103上，只有特定波长的一级衍射光才能沿原路返回半导体激光器的有源区，与有源区内光场作用，从而实现单纵模窄线宽输出。零级衍射光作为输出光。该可调谐光栅外腔半导体激光器的波长调谐为通过调谐装置104驱动准直透镜102沿轴105旋转实现的。当驱动装置104驱动准直透镜102旋转一个小角度时，经过准直透镜102的准直光束会偏离系统的光轴，使得入射到衍射光栅103的光束角度发生变化，相当于衍射光栅103发生了旋转，实现了波长的调谐。由于本专利技术的可调谐光栅外腔半导体激光器的波长调谐为通过旋转准直透镜102实现，所以与传统的衍射光栅调谐相比，其调谐速度快，而且便于实现可调谐光栅外腔半导体激光器的小型化。图2为旋转准直透镜调谐的原理示意图；如图2所示，半导体激光器201发出的光束由准直透镜202进行准直。当准直透镜202沿轴203旋转一个小角度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可调谐光栅外腔半导体激光器，其特征在于，该激光器包括：半导体激光器、可旋转准直透镜、调谐装置和衍射光栅；所述可旋转准直透镜设置于调谐装置上，该半导体激光器放置在所述可旋转准直透镜的焦点上，该半导体激光器的光轴与可旋转准直透镜光轴重合；衍射光栅与所述可旋转准直透镜所在的平面有一定夹角；该半导体激光器发出的光束经准直透镜准直之后入射到衍射光栅上，部分衍射光作为输出，另一部分衍射光作为反馈返回半导体激光器中进行震荡；通过所述可旋转准直透镜的旋转实现波长调谐；当驱动装置驱动准直透镜旋转一个小角度时，经过可旋转准直透镜的准直光束则偏离系统光轴，使得入射到衍射光栅的光束角度发生变化，相当于衍射光栅发生了旋转，实现对波长的调谐。

【技术特征摘要】
1.一种可调谐光栅外腔半导体激光器，其特征在于，该激光器包括半导体激光器、可旋转准直透镜、调谐装置和衍射光栅； 所述可旋转准直透镜设置于调谐装置上，该半导体激光器放置在所述可旋转准直透镜的焦点上，该半导体激光器的光轴与可旋转准直透镜光轴重合；衍射光栅与所述可旋转准直透镜所在的平面有一定夹角；该半导体激光器发出的光束经准直透镜准直之后入射到衍射光栅上，部分衍射光作为输出，另一部分衍射光作为反馈返回半导体激光器中进行震荡；通过所述可旋转准直透镜的旋转实现波长调谐；当驱动装置驱动准直透镜旋转一个小角度时，经过可旋转准直透镜的准直光束则偏离系统光轴，使得入射到衍射光栅的光束角度发生变化，相当于衍射光栅发生了旋转，实现对波长的调谐。2.根据权利要求I所述的可...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文甲，余永林，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：