一種基于棱鏡擴束的可調諧光柵外腔半導體激光器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及半導體激光器技術，尤其是一種基于棱鏡擴束的可調諧光柵外腔半導 體激光器。
【背景技術】
[0002] 半導體激光器由于具有電光直接轉換、體積小、壽命長等優點，已經廣泛應用于許 多領域，然而其線寬通常比較大。考慮到激光器的線寬與相位噪聲成正比關系，為了保證其 相關系統的性能，窄線寬可調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 據支配地位，但不可避免地存在自發福射，運會造成頻率噪聲，使激光頻譜發生展寬。窄線 寬可調諧激光器是新一代密集波分復用系統W及全光網絡中光子交換的關鍵光電子器件， 目前已經實現了寬波長范圍的連續或準連續調諧，并有相應的產品投放市場。
[0003] 可調諧外腔半導體激光器具有線寬窄，調諧范圍大，輸出功率高、較好的單縱模特 性W及穩定性等優點。為了使半導體激光器輸出穩定的頻率，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，是相對于內腔而言的，內腔指的是半導體 激光二極管前后端面所構成的諧振腔，外腔是將諧振腔延伸至半導體激光二極管外面，用 光學反饋原件實現外部反饋從而形成光振蕩，光柵正是實現外部反饋的一種光反饋原件。 由于外腔長度遠大于內腔，在外腔中振蕩的不同激光模式之間的頻率間隔，要遠小于內腔， 一旦實現單一模式輸出，半導體激光器線寬也就被大大的壓窄了。通常使用外腔結構有 Littrow和Littman兩種，調節它們的反饋原件，從而改變外腔腔長，使外腔中的某一個振蕩 模式被選出來，實現單一模式輸出。
[0004] Littrow結構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個部分構成，如圖1所示。激光二極管出射光經過準直透鏡后W 一定的角度入射到光柵，選擇適當的入射角度，使光柵的輸出光只有0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，構成半導體激光器的外腔振蕩。
[0005] Littman結構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 成，如圖2所示。在該結構中，激光二極管出射光經準直透鏡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，再經過一次光柵沿 原路返回，構成半導體激光器的外腔振蕩。

【發明內容】

[0006] 本發明的目的在于公開一種基于棱鏡擴束的可調諧光柵外腔半導體激光器，該激 光器具有結構緊湊，裝調簡單，腔內損耗小增益高，可W同時獲得窄線寬、較高的輸出能量 指標和實現寬波長范圍的連續可調諧。
[0007] 為了解決上述技術問題，實現上述技術效果，本發明采用的技術方案一是：
[000引一種基于棱鏡擴束的可調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，使得激 光二極管11發出的激光經過準直透鏡12后，在經過光柵14之前，被棱鏡擴束系統進行色散 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] 本發明采用的技術方案二是：一種基于棱鏡擴束的可調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，使得激光二極管21發出的激光經過準直透鏡22后，在經過光柵24 之前，被棱鏡擴束系統進行色散放大。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 統出射光為光柵24的入射光，光柵24的1級衍射光經過反射鏡25反射回光柵24后，沿原路返 回激光二極管21，光柵24的0級光作為可調諧光柵外腔半導體激光器的輸出。
[0010] 本發明的有益效果是:基于棱鏡擴束的可調諧光柵外腔半導體激光器，在普通外 腔式半導體的基礎上，在外腔反饋的光路中加入了棱鏡擴束系統，激光經過棱鏡擴束系統 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是本發明提供的【具體實施方式】一；
[0014] 圖4是本發明提供的【具體實施方式】二；
[0015] 圖5是本發明提供的棱鏡擴束系統的某一【具體實施方式】；
[0016] 圖6是本發明所述棱鏡擴束系統的擴大光束原理示意圖；
[0017] 圖7是本發明【具體實施方式】一(即圖3)線寬測量對比圖；
[0018] 圖8是本發明【具體實施方式】二線寬測量對比圖。
[0019]
【具體實施方式】
[0020] 下面結合附圖和實施例，對本發明進行詳細描述。
[0021] 圖3是本發明提供的【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、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合產生受激福射，在內腔(激光二極管兩個端面之間形成的諧 振腔）中諧振產生激光;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，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 于對棱鏡擴束系統輸出的平行光束進一步色散，同時構成該激光器外腔(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，棱鏡擴束系統輸出的平行光束打到光柵14 上，1級衍射光原路經過棱鏡擴束系統與準直透鏡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