[发明专利]波长转换器装置

说明书

技术领域

本发明涉及波长转换器装置，尤其涉及安排成使其波长选择器件 稳定地选出波长的波长转换器装置。采用光纤和体型元件作为波长选 择器件使控制器件温度的工作变得容易并能够在相对更小的结构设置 中稳定由激光二极管发射的波长。

背景技术

在设有用于改变由激光二极管所发射基波的波长的波长转换器件 的波长转换器装置中，要将基波的波长保持在由波长转换器件确定的 允许范围内，以便产生其所需级别的光输出。不过，由于控制以常数 级别转换的光输出引起的激光二极管驱动电流的变化，可能由于使谐 振腔长度变化或产生模式跳跃现象的增益频谱的改变而使激光二极管 的振荡波长移动。模式跳跃现象在光输出中引起瞬时改变，由此不允 许控制系统执行将光输出保持成始终如一的级别的工作，因此光输出 将呈现出变化或噪声。

为了补偿不稳定性，已知用于锁定基波波长的技术。作为一种熟 悉的技术，提供具有在光纤芯中形成的布拉格衍射光栅的光纤布拉格 光栅用作外腔中的波长选择器件，用于执行光学反馈到激光二极管的 工作并选择振荡波长(见专利文献1)。

同样，已知另一种技术，其中提供反射型体全息光栅作为外腔中 的波长选择器件，用于执行光学反馈到激光二极管的工作并选择振荡 波长(见专利文献2)。

专利文献1：US专利No.5485481。

专利文献2：US专利No.5691989。

在采用上述传统技术之一的光纤布拉格光栅作为波长选择器件的 情况下，发现其布拉格反射波长影响转换波长的工作并且其温度必须 保持在始终如一的温度的热特性。不过，将光纤温度保持在始终如一 的温度是困难的，这处理起来相当麻烦。另外，当光纤承受物理压力 用于控制温度时，其光输出的偏振状态可能受到显著干扰。通常，由 于波长转换器件接收的入射光的偏振保持固定，所以其被干扰的形式 可能直接影响光输出。

同样，在采用反射型体全息光栅作为波长选择器件的另一传统技 术中，激光二极管的谐振腔模式和波长选择器件的外腔模式将相互竞 争，除非从激光二极管延伸到反射型体全息光栅的光路长度被设置成 明显长于相干长度。从而，几乎不能使激光二极管的振荡波长选择在 反射型体全息光栅的中心波长处。在从激光二极管延伸到反射型体全 息光栅的光路在空间上被增大的情况下，其设置将使装置的整体体积 增大。

因此本发明的目的是提供一种波长转换器装置，将其波长选择器 件安排成稳定地选出波长，同时不需要进行在其相对更小的结构安排 中严格控制器件温度的工作。

发明内容

作为本发明的第一特征，提供一种波长转换器装置，具有用于产 生基波的激光二极管和用于转换基波的波长并产生其产生的输出光的 波长转换器件，而其特征在于光纤与激光二极管的输出侧光学结合， 并将体型(bulk type)波长选择器件放在所述光纤的输出侧中，并且所 述波长转换器件位于所述体型波长选择器件的输出侧。

特别是，体型波长选择器件不是例如光纤光栅的线性元件，而是 例如反射型全息光栅、反射型衍射光栅或带通滤波器的体型元件。

在第一特征的波长转换器装置中，光纤不用作波长选择器件，因 此不需要严格控制其温度。同样，由于具有光纤，将激光二极管和体 型波长选择器件之间的光学长度(外腔的长度)设置成充分长于相干 长度。这使得激光二极管的谐振腔模式和外腔模式不相互竞争，因此 使激光二极管的振荡波长的改变最小化。同样，由于波长选择器件是 体型的，因此其温度易于操控并能够被精确控制，由此使环境温度变 化引起的波长选择器件中心波长的变化最小化。从而，可以稳定用于 锁定波长的波长选择器件的工作。此外，将光纤安排得紧凑由此有助 于整体设备的缩小化。

作为本发明的第二特征，可以更改第一特征的波长转换器装置， 其中波长选择器件是反射型体全息光栅。

在第二特征的波长转换器装置中，体型光学器件被实施成反射型 全息光栅，该反射型全息光栅是光学衍射光栅元件并且其温度更易于 控制。

作为本发明的第三特征，可以更改波长转换器装置，其中由透镜 将光纤的输出光聚焦成NA(数值孔径)为0.07或者更高的聚焦光束， 而其光束的束腰位于波长选择器件内部。