一种能压缩光谱组束输出光谱线宽的半导体激光器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于半导体技术领域，具体来说，涉及到一种能压缩光谱组束输出光 谱线宽的半导体激光器。
【背景技术】
[0002] 半导体激光器具有体积小、效率高、使用寿命长、直接调制能力高等突出优点。这 些优异的特性使半导体激光器在光通信、光信息存取、栗浦固体和光纤激光器、生物与医学 等领域得到广泛的应用。但是由于半导体激光阵列自身结构的缺陷，其整体的光束质量不 高，空间亮度不高。因此改善半导体激光阵列的光束质量，提高其空间亮度在应用中显得尤 为重要。
[0003] 非相干合束中光谱组束被证明是提高整体光束质量的有效方法，可以实现与单个 发光单元光束质量相近的激光输出，同时可以实现大功率输出。光谱组束的方法比相干合 束结构简单、调制方便、更容易实现。半导体激光器光谱组束技术的超窄线宽输出是近年来 的研究热点：光纤通信利用波分复用增大传输容量，要求半导体激光光源有非常窄的线宽， 利用半导体激光器可以实现窄线宽输出；利用更多发光单元的光谱组束技术可以实现半导 体激光器的高功率输出，增加参与光谱组束发光单元数目的难点是压缩光谱组束输出光谱 的线宽。
【发明内容】
[0004] 为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种能有效压缩光谱组束输出光谱线宽 的半导体激光器。
[0005] 本实用新型所述的一种能压缩光谱组束输出光谱线宽的半导体激光器，所述半导 体激光器包括半导体激光阵器1、光束压缩装置2、传输透镜3、透射光栅4和输出親合镜5 ; 所述半导体激光阵器1和透射光栅4都在传输透镜3的焦平面上；所述光束压缩装置2放 置在半导体激光阵器1与传输透镜3之间；所述半导体激光阵器1射出的激光经过准直后， 再经过光束压缩装置压缩光宽后入射到传输透镜3,经传输透镜3变换后的光束入射到透 射光栅4同一点上，再通过输出耦合镜5的反馈，形成波长锁定。
[0006] 本实用新型所述的一种能压缩光谱组束输出光谱线宽的半导体激光器，所述半导 体激光阵器1为多个发光单元线性阵列。
[0007] 本实用新型所述的一种能压缩光谱组束输出光谱线宽的半导体激光器，所述发光 单元线性阵列包含由CMbar条、Minibar条、emitter或bar条在空间上排列成的线阵或 叠阵。
[0008] 本实用新型所述的一种能压缩光谱组束输出光谱线宽的半导体激光器，所述半导 体激光阵器1的前端面镀增透膜，镀膜后的光束透过滤大于99%。
[0009] 本实用新型所述的一种能压缩光谱组束输出光谱线宽的半导体激光器，所述半导 体激光阵器1的前端面安装了光束整形原件，用于对出射光束快满轴进行准直。
[0010] 本实用新型所述的一种能压缩光谱组束输出光谱线宽的半导体激光器，所述光束 压缩装置2为能将光束压缩使光宽减小的光束整形装置，选自望远镜、阶梯镜或双平面反 射镜。
[0011] 本实用新型所述的一种能压缩光谱组束输出光谱线宽的半导体激光器，所述传输 透镜3、透射光栅4和输出耦合镜5三位一体构成光谱组束的外腔。
[0012] 与现有技术相比，本实用新型所述的能压缩光谱组束输出光谱线宽的半导体激光 器可以压缩半导体激光器光谱组束的输出光谱线宽，实现半导体激光器超窄线宽输出，进 一步为多个半导体激光阵列光谱组束提供有效方法。
【附图说明】
[0013] 图1 :能压缩光谱组束输出光谱线宽的半导体激光器图；图2 :传统半导体激光器 图：半导体激光阵器-1、光束压缩装置-2、传输透镜_3、透射光栅-4、输出親合镜-5。
【具体实施方式】
[0014] 下面结合具体的实施例对本实用新型所述的能压缩光谱组束输出光谱线宽的半 导体激光器做进一步说明，但是本实用新型的保护范围并不限于此。
[0015] 实施例1
[0016] 一种能压缩光谱组束输出光谱线宽的半导体激光器，所述半导体激光器包括半导 体激光阵器1、光束压缩装置2、传输透镜3、透射光栅4和输出耦合镜5;所述半导体激光阵 器1和透射光栅4都在传输透镜3的焦平面上；所述光束压缩装置2放置在半导体激光阵 器1与传输透镜3之间；所述半导体激光阵器1射出的激光经过准直后，再经过光束压缩装 置压缩光宽后入射到传输透镜3,经传输透镜3变换后的光束入射到透射光栅4同一点上， 再通过输出耦合镜5的反馈，形成波长锁定。所述半导体激光阵器1为多个发光单元线性 阵列。所述发光单元线性阵列包含由标准的CMbar条、在空间上排列成的线阵。所述半导 体激光阵器1的前端面镀增透膜，镀膜后的光束透过滤大于99%。所述半导体激光阵器1 的前端面安装了光束整形原件，用于对出射光束快满轴进行准直。所述光束压缩装置2为 能将光束压缩使光宽减小的光束整形装置，为双平面反射镜。所述传输透镜3、透射光栅4 和输出耦合镜5三位一体构成光谱组束的外腔。所述光束压缩装置2的加入之后，仍满足 半导体激光阵器1在输出头透镜2的焦平面上。所述透射光栅4以一定角度放置，其摆放 角度选衍射效率较高的方向，选用偏离利特罗一个很小的夹角。
[0017] 实施例2
[0018] 一种能压缩光谱组束输出光谱线宽的半导体激光器，所述半导体激光器包括半导 体激光阵器1、光束压缩装置2、传输透镜3、透射光栅4和输出耦合镜5;所述半导体激光阵 器1和透射光栅4都在传输透镜3的焦平面上；所述光束压缩装置2放置在半导体激光阵 器1与传输透镜3之间；所述半导体激光阵器1射出的激光经过准直后，再经过光束压缩装 置压缩光宽后入射到传输透镜3,经传输透镜3变换后的光束入射到透射光栅4同一点上， 再通过输出耦合镜5的反馈，形成波长锁定。所述半导体激光阵器1为多个发光单元线性 阵列。所述发光单元线性阵列包含由Minibar条在空间上排列成的叠阵。所述半导体激 光阵器1的前端面镀增透膜，镀膜后的光束透过滤大于99%。所述半导体激光阵器1的前 端面安装了光束整形原件，用于对出射光束快满轴进行准直。所述光束压缩装置2为能将 光束压缩使光宽减小的光束整形装置，为阶梯镜。所述传输透镜3、透射光栅4和输出耦合 镜5三位一体构成光谱组束的外腔。所述光束压缩装置2的加入之后，仍满足半导体激光 阵器1在输出头透镜2的焦平面上。所述透射光栅4以一定角度放置，其摆放角度选衍射 效率较高的方向，选用偏离利特罗一个很小的夹角。
[0019] 压缩光谱线宽的原理
[0020] 半导体激光器出射的光束，经过快慢轴准之后，经过光束压缩装置的压缩光宽，经 过传输透镜的聚焦到光栅上同一点，经过光栅的衍射，将特定波长光束反馈回各自发光单 元，实现波长锁定；波长不同的不同发光单元的光束利用光栅的色散特性合为一束光，完成 光谱组束。不同发光单元的光束入射到光栅上，满足光栅方程：
[0021] d(sina+sinβ) =mλ⑴
[0022] 其中d是光栅常数，α是光束在光栅上的入射角，β是衍射角，λ是入射光束的 波长，m是衍射级，这里m= -1或m= 1。
[0023] 根据光栅方程（1)和变换透镜的聚焦作用，光谱组束输出光束光谱线宽的表达 式：
[0025] 其中D在传输透镜上入射光宽，d是光栅常数，Θ是对应中心波长的信号光在光栅 上的入射角，f是变换透镜的焦距，Αλ是光谱组束输出光束的线宽。
[0026] 根据（2)式，可以得出，可以通过压缩光宽D，增大传输透镜的焦距f来压缩半导体 激光器光谱组束的输出线宽。
[0027] 本方法在光谱组束外腔中加入了光束压缩装置，压缩光宽，若可以压缩光宽一倍， 即光宽D缩小一倍，代入（2)式得出，输出光束的线宽△λ也缩小一倍，即光谱组束的输出 线宽被压缩了 一倍。
[0028] 与现有技术相比，本实用新型所述的能压缩光谱组束输出光谱线宽的半导体激光 器可以压缩半导体激光器光谱组束的输出光谱线宽，实现半导体激光器超窄线宽输出，进 一步为多个半导体激光阵列光谱组束提供有效方法。
【主权项】
1. 一种能压缩光谱组束输出光谱线宽的半导体激光器，其特征在于，所述半导体激光 器包括半导体激光阵器（1)、光束压缩装置（2)、传输透镜（3)、透射光栅（4)和输出親合镜 (5);所述半导体激光阵器（1)和透射光栅（4)都在传输透镜（3)的焦平面上；所述光束压 缩装置（2)放置在半导体激光阵器（1)与传输透镜（3)之间；所述半导体激光阵器（1)射 出的激光经过准直后，再经过光束压缩装置（2)压缩光宽后入射到传输透镜（3)，经传输透 镜（3)变换后的光束入射到透射光栅（4)同一点上，再通过输出耦合镜（5)的反馈，形成波 长锁定。2. 根据权利要求1所述的一种能压缩光谱组束输出光谱线宽的半导体激光器，其特征 在于，所述半导体激光阵器（1)为多个发光单元线性阵列。3. 根据权利要求2所述的一种能压缩光谱组束输出光谱线宽的半导体激光器，其特征 在于，所述发光单元线性阵列包含由CM bar条、Mini bar条、emitter或bar条在空间上排 列成的线阵或叠阵。4. 根据权利要求1所述的一种能压缩光谱组束输出光谱线宽的半导体激光器，其特征 在于，所述半导体激光阵器（1)的前端面镀增透膜，镀膜后的光束透过滤大于99%。5. 根据权利要求1所述的一种能压缩光谱组束输出光谱线宽的半导体激光器，其特征 在于，所述半导体激光阵器（1)的前端面安装了光束整形原件，用于对出射光束快满轴进 行准直。6. 根据权利要求1所述的一种能压缩光谱组束输出光谱线宽的半导体激光器，其特征 在于，所述光束压缩装置（2)为能将光束压缩使光宽减小的光束整形装置，选自望远镜、阶 梯镜或双平面反射镜。7. 根据权利要求1所述的一种能压缩光谱组束输出光谱线宽的半导体激光器，其特征 在于，所述传输透镜（3)、透射光栅（4)和输出耦合镜（5)三位一体构成光谱组束的外腔。
【专利摘要】本实用新型涉及到一种能压缩光谱组束输出光谱线宽的半导体激光器。其包括半导体激光阵器、光束压缩装置、传输透镜、透射光栅和输出耦合镜；所述半导体激光阵器和透射光栅都在传输透镜的焦平面上；所述光束压缩装置放置在半导体激光阵器与传输透镜之间；所述半导体激光阵器射出的激光经过准直后，再经过光束压缩装置压缩光宽后入射到传输透镜，经传输透镜变换后的光束入射到透射光栅同一点上，再通过输出耦合镜的反馈，形成波长锁定。与现有技术相比，本实用新型所述的能压缩光谱组束输出光谱线宽的半导体激光器可以压缩半导体激光器光谱组束的输出光谱线宽，实现半导体激光器超窄线宽输出，进一步为多个半导体激光阵列光谱组束提供有效方法。
【IPC分类】H01S5/40, H01S5/06
【公开号】CN204966962
【申请号】CN201520701393
【发明人】缑龙, 周晓旭, 白磊, 张佳鹏, 曹桂芳, 邵利军, 刘志英, 杨莹, 郭晓澎
【申请人】山西省交通科学研究院
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年9月10日