窄线宽稳频半导体激光器的制造方法
【专利摘要】一种窄线宽稳频激光器封装装置，其中包括：一激光器芯片；一第一光学透镜、一光隔离器、一第二光学透镜和一透镜光纤，该第一光学透镜、光隔离器、第二光学透镜和透镜光纤依次位于激光器芯片一侧的光路上；一半反射镜，其位于激光器芯片另一侧的光路上，且与光路成一预定角度，将激光器芯片的光部分反射；一第一光电探测器，其位于半反射镜反射的光路上；一法布里珀罗光学滤波器，其位于半反射镜的一侧，且与半反射镜在同一光路；一第二光电探测器，其位于法布里珀罗光学滤波器的一侧，且与半反射镜在同一光路；以上元件均安装在一金属基座上。本发明此封装装置方便外部电路对激光器进行波长稳定控制和线宽压窄。
【专利说明】窄线宽稳频半导体激光器
【技术领域】
[0001]本发明涉及光电子器件封装领域，尤其涉及一种窄线宽稳频半导体激光器。
【背景技术】
[0002]单片集成窄线宽高稳频激光器不但在通信领域有巨大需求，同时还是信道化卫星通信、气体光谱检测、光纤水听器、光纤陀螺等设备的核心光源。国外从上个世纪80年代开始，投入了大量的人力物力对窄线宽激光器进行了深入的研究。目前主要采用衍射光栅进行外腔光反馈。一般来说，外腔激光器主要由半导体光放大器和衍射光栅组成。利用外腔光栅反馈技术，进行线宽压窄需要准确地校准激光器与外腔的相对位置。因此，这一技术必然容易受到外界干扰，在实际操作中需要精细校准。为克服这一缺点，有人提出了一种基于相位共轭镜的外腔反馈激光器结构，其优点是相位共轭镜可以自校准，他们将激光器的线宽压窄到了 100kHz。在实际应用中，不仅需要对激光器的线宽进行压窄的，还需要对激光器的输出光进行稳频。一些科研人员利用与激光器分离的Fabry-Perot腔做为光反馈元件，实现了半导体激光器的自稳频并。为进一步提升激光器的频率稳定性，可将外腔反馈激光器稳定在铷的饱和吸收峰上，从而获得了线宽为15kHz，长期稳定性达到IOkHz的外腔激光器。窄线宽激光器的稳频也可以通过相位共轭反馈来实现，人们利用这一技术将激光器的线宽从5MHz压窄到25kHz。
[0003]半导体稳频激光器相比如现有的光纤窄线宽激光器最大的优势在于的稳定性、可靠性以及规模生产的低成本。运用成熟的半导体光电子器件工艺，本项目产品在芯片制备环节，可以达到80%以上的良品率，芯片的一致性也非常好，采用激光焊接和平行封焊，可以保证产品的质量和成品率。
[0004]本专利提出一种应用于半导体激光器的封装结构，以实现半导体激光器的线宽压窄和波长稳定。
【发明内容】
[0005]本发明的主要目的在于提供一种窄线宽稳频半导体激光器的封装方法，该方案中，半导体激光器芯片的封装集成了光滤波器用于监测激光器的波长漂移，封装中加入了半反射镜，将背向激光分成两路后，分别进入光探测器进行光强度探测。此封装装置方便外部电路对激光器进行波长稳定控制和线宽压窄。
[0006]本发明提供一种窄线宽稳频激光器封装装置，其中包括:
[0007]—激光器芯片；
[0008]—第一光学透镜、一光隔离器、一第二光学透镜和一透镜光纤，该第一光学透镜、光隔离器、第二光学透镜和透镜光纤依次位于激光器芯片一侧的光路上；
[0009]一半反射镜，其位于激光器芯片另一侧的光路上，且与光路成一预定角度，将激光器芯片的光部分反射；
[0010]一第一光电探测器，其位于半反射镜反射的光路上；[0011]一法布里珀罗光学滤波器，其位于半反射镜的一侧，且与半反射镜在同一光路；
[0012]一第二光电探测器，其位于法布里珀罗光学滤波器的一侧，且与半反射镜在同一光路；
[0013]以上元件均安装在一金属基座上。
[0014]本发明的有益效果是:该封装方案设计的半导体激光器能通过外部激光器驱动电路，有效的获取波长抖动信息，通过电路控制能获得长期的激光器波长稳定性，并且能很方便的通过外部电路实现激光器的线宽压窄。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]为进一步描述本发明的具体技术内容，以下结合实施例及附图详细说明如后，其中:
[0016]图1是本发明提供的窄线宽稳频半导体激光器封装设计图；
【具体实施方式】
[0017]请参阅图1所示，本发明提供一种窄线宽稳频激光器封装装置，其中包括:
[0018]一种窄线宽稳频激光器封装装置，其中包括:
[0019]一激光器芯片I，所述的激光器芯片I发射波长为红外光波段；
[0020]—第一光学透镜2、一光隔离器3、一第二光学透镜4和一透镜光纤5,该第一光学透镜2、光隔离器3、第二光学透镜4和透镜光纤5依次位于激光器芯片I 一侧的光路上；
[0021]一半反射镜6，其位于激光器芯片I另一侧的光路上，且与光路成一预定角度，将激光器芯片I的光部分折射，所述半反射镜6与激光器芯片I输出光路的夹角为90度,所述半反射镜6的波长和法布里珀罗光学滤波器8的滤波波长与激光器芯片I的波长一致，所述半反射镜6为一部分光功率反射，另外一部分光功率透射的光学器件；
[0022]一第一光电探测器7，其位于半反射镜6折射的光路上；
[0023]一法布里珀罗光学滤波器8，其位于半反射镜6的一侧，且与半反射镜6在同一光路；
[0024]一第二光电探测器9，其位于法布里珀罗光学滤波器8的一侧，且与半反射镜6在同一光路；
[0025]以上元件均安装在一金属基座10上。
[0026]从本发明描述可以看出，激光器的背向光通过半反射镜6从光路上分为两路，其中一路经过法布里珀罗光学滤波器滤波后进入光电探测器进行光强度探测，另外一路光未经滤波直接进入另外一个光电探测器进行光强度探测。通过比较着两路光强度大小，可以获得激光器的波长信息，从而能够在激光器的外围驱动电路上对其进行线宽压窄和波长稳定性控制。本发明中的激光器封装通过一体化金属封装设计，增强了封装的可靠性，保证了产品的精度和一致性。
[0027]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.一种窄线宽稳频激光器封装装置，其中包括: 一激光器芯片； 一第一光学透镜、一光隔离器、一第二光学透镜和一透镜光纤，该第一光学透镜、光隔离器、第二光学透镜和透镜光纤依次位于激光器芯片一侧的光路上； 一半反射镜，其位于激光器芯片另一侧的光路上，且与光路成一预定角度，将激光器芯片的光部分反射； 一第一光电探测器，其位于半反射镜反射的光路上； 一法布里珀罗光学滤波器，其位于半反射镜的一侧，且与半反射镜在同一光路； 一第二光电探测器，其位于法布里珀罗光学滤波器的一侧，且与半反射镜在同一光路； 以上元件均安装在一金属基座上。
2.如权利要求1所述的窄线宽稳频激光器封装装置，其中的激光器芯片发射的波长为红外光波段。
3.如权利要求1所述的窄线宽稳频激光器封装装置，其中半反射镜与激光器芯片输出光路的夹角为70-110度。
4.如权利要求1所述的窄线宽稳频激光器封装装置，其中半反射镜的波长和法布里珀罗光学滤波器的滤波波长与激光器芯片的波长一致。
5.如权利要求3所述的窄线宽稳频激光器封装装置，其中半反射镜为一部分光功率反射，另外一部分光功率透射的光学器件。
【文档编号】H01S5/026GK103682979SQ201310728387
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月26日 优先权日:2013年12月26日
【发明者】陈伟, 祝宁华, 刘建国 申请人:中国科学院半导体研究所