[发明专利]一种外腔半导体激光器

说明书

技术领域

本发明涉及半导体激光器技术领域，特别是指新型的单模大范围调谐的窄线宽外腔半导体激光器。

背景技术

目前，Yabai He and Brian J.Orr提出采用分立元件折叠F-P腔结构的外腔半导体激光器，其结构参见图1所示，环形滤波器(Ring filter)的三个反射镜构成等效F-P腔，半导体激光管(LD，Laser diode)发射出的激光光束通过准直透镜、分光棱镜、部分反射镜M1等光学器件入射到Ring filter构成的F-P腔中振荡后，透射出的光经部分反射镜M2后最终入射到光折变晶体(Photo-refractive crystal)上，其相位共轭光原路返回，经F-P腔后的折射光反馈到TA，以此进行选模。

然而，而分立元件F-P腔的容易受到外界音频、机械振动和温度变化的干扰和影响，腔的体积比较大，系统的稳定性比较差。

另外，以光折变晶体作为反馈元件的外腔半导体激光器。在Littrow和Littman结构中，激光波长或频率的调谐是通过转动光折变晶体或者反射镜，从而改变光线的衍射角实现的。然而，在此过程中，光折变晶体的选频作用和经过光折变晶体与半导体激光管构成的F-P外腔的选频作用同时被改变。一般而言，上述改变不是同步的，从而将引起激光模式的跳模变化，中断了激光频率的调谐，使得可得到的激光频率连续不跳模调谐范围非常小，例如1至2个GHz。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种外腔半导体激光器，实现波长或频率的大范围的同步调谐，得到大的不跳模的连续调谐频率范围。

基于上述目的本发明提供的外腔半导体激光器，包括：半导体激光管、单块环形F-P腔和光折变晶体；

所述半导体激光器中各部件的布设使得从半导体激光管发出的光束从所述单块环形F-P腔的输入面入射进入所述单块环形F-P腔，经过至少两个反射面反射后，回到输入面的入射点；从所述单块环形F-P腔其中一个反射面的透射光作为该单块环形F-P腔的出射光入射到所述光折变晶体，并被按原路径反馈回半导体激光管。

可选的，该半导体激光器中所述单块环形F-P腔包含有三个光学面：光线从输入面入射进入单块环形F-P腔，经过在第一反射面反射后，到达第二反射面，经第二反射面反射后回到输入面的入射点；并且从反射面的透射光作为该单块环形F-P腔的出射光，所述从第一反射面的透射光作为该单块环形F-P腔的出射光。

可选的，该半导体激光器中所述单块环形F-P腔为等腰梯形六面体单块结构，所述入射面和第一反射面为梯形的两腰所在面，所述第二反射面为梯形的下底所在面；

或者所述单块环形F-P腔为等边三角型五面体结构，等边三角型三个边所在平面作为所述光学面。

可选的，该半导体激光器中所述单块环形F-P腔为等腰梯形六面体单块结构时，所述入射面和第二反射面夹角为66.42。

可选的，该半导体激光器中所述入射面利用光学镀膜技术镀有合适反射率Ra的反射膜，所述第一反射表明为高反射面，该表面高反射率Rb＝Ra；所述第二反射表明为全反射面。

可选的，该半导体激光器中所述单块环形F-P腔的光学面均为微凸面型或均为平面；

或者所述单块环形F-P腔的光学面为平面与微凸面组合、或微凸与平面及微凹面的组合。

可选的，该半导体激光器中还包括：准直透镜，所述半导体激光管发出的光束首先经过准直透镜准直后再入射到其他光学器件；

半波片，所述半导体激光管发出的光束通过半波片后，入射到单块环形F-P腔。

可选的，该半导体激光器中还包括有以下调节设备中的一种或一种以上组合：

单块环形F-P腔的调节设备，通过改变单块环形F-P腔的内部光程来调节单块环形F-P腔决定的谐振频率；或者通过旋转单块环形F-P腔，来改变入射光线、出射光线的角度；

外腔的调节设备，通过改变半导体激光器外腔长度、光学性能来调节激光频率；

半导体激光管的调节设备，通过改变半导体激光管的输入电流来改变半导体激光管输出光频率范围；或者通过改变半导体激光管的温度来改变半导体激光管输出光频率范围。

可选的，该半导体激光器中所述外腔的调节设备，包括：用于通过改变入射至光折变晶体的光束角度来调节光折变晶体选频的调节装置；或者通过改变光折变晶体到单块环形F-P腔或光折变晶体到半导体激光管的距离来调节光折变晶体选频决定的激光振荡频率的调节装置。

可选的，该半导体激光器中所述单块环形F-P腔的调节设备包括以下一种或一种以上的组合：