[发明专利]具有对称非周期移动的光栅相位的DBR激光二极管

说明书

相关申请的交叉参考

根据35U.S.C.§120条款，本申请要求享有美国申请系列号13/292,433的优先权，其申请日为2011年11月9日，其内容在此整体被引入本文中作为参考。

背景技术

本公开涉及一种发射多波长的激光二极管，更特别的涉及一种分布式布拉格反射镜(DBR)激光二极管，其中该激光二极管的波长选择光栅在激光输出光谱中同时产生多次波长反射。本公开还涉及通过二次谐波(SHG)或和频(SFG)使用多波长激光二极管作为频率上转换的泵浦源，例如，可应用于将红外泵浦光转换为光谱中的绿色光部分。

发明内容

本公开的概念特别适用于一种减少散斑的合成激光源，例如，在发射光谱中的绿色部分，为了减少散斑，激光源优选同时发射几个波长并使用具有多个相位匹配转换峰的波长转换器件。发明人意识到当DBR泵浦激光工作在相对的短脉冲时，由DBR激光器的波长选择光栅所反射的所有波长会在激光的输出光谱中同时产生。相应的，用于泵浦激光器的理想光栅应当只反射将通过SHG或SFG参与频率上转换的所期望的两个或三个泵浦波长。其他泵浦波长的激射都被看做是寄生的并因此会降低器件的整体效率，这是由于这些额外的泵浦波长并不参与频率上转换过程。对于很多实用的投射平面来说，上转换后输出的波长优选间隔约为0.4nm或更多以通过附加的非相关散斑图案来减少散斑。例如，如果两个泵浦红外波长通过SHG或SFG产生三个绿色波长输出，两个泵浦波长应当间隔约1.6nm以上，以使得三个绿色波长输出能够间隔0.4nm以上。

首先参考图1，具有波长选择输出的DBR激光二极管10的一般结构包括至少两个部分：具有波长选择光栅的DBR部分12和增益部分14。常见的，还提供一个相位部分16。图1还示意生的示出了波长转换器件20。波长转转器件20的特征在于具有多个被加工出的相位匹配波长转换光谱峰，以使得由DBR部分12的波长选择光栅的反射峰所选择的基频光的倍频或和频能够进行相位匹配。激光器10和波长转换器件20共同形成一个频率上转换的合成激光源。除了此处所公开的DBR部分12中的波长选择光栅的细节之外，本公开的范围中并不包括激光器10和波长转换器件20的具体构造方式，它们可容易的从该学科的众多教导中获得。

通常，激光器10的器件长度会有限制。实际上，器件的大部分长度通常被分配给激光器10增益部分14，而DBR部分12的长度通常都限制到约700μm。发明人意识到DBR部分12的光栅应当被设计为在两个或三个期望的泵浦(IR)波长具有高的反射率，这两个或三个波长间的间隔要大于1.6nm。进一步的，DBR部分12在其它波长处的反射率应当尽可能小以避免产生无用的红外光。在很多情况下，光栅每个峰的反射率应当大致相等以使得泵浦激光器在宽范围的泵浦功率水平上使得所期望的所有波长同时稳定地工作。在一些实施例中，光栅的相位分布可相对器件的中心进行移动，以补偿激光增益谱中的某种波长依赖性或倾斜。

根据本公开的一个实施例，提供了一种DBR激光二极管，其中激光二极管的波长选择光栅的特征在于具有非周期变化的光栅相位Φ和布拉格波长λ_B。非周期变化的光栅相位Φ相对于DBR部分的中间点C_L或者移动的中间点C_L^*来说基本上是对称的或者基本上是相移π对称的。波长选择光栅的相位Φ的特征在于非周期相位跳跃的幅度为Φ_{J1，J2，...}并且段长度为l_0，1...。波长选择光栅的相位跳跃被设置为沿着DBR激光二极管光轴方向关于DBR部分的中间点C_L或者移动的中间点C_L^*来说基本上是对称的。至少有两个相位跳跃分布在DBR部分的中间点C_L或者移动的中间点C_L^*的每一侧。

附图说明

下面对于本公开具体实施例的详细描述在结合下面附图的基础上进行阅读能够被更好的理解，其中相同的结构使用相同的参考标记进行标示，其中：

图1以简图的形式示出了频率上转换的合成激光源；

图2是用于说明根据本公开的对称非周期变化的波长选择光栅的特性的相位调制图；

图3示出了通常与图2中的对称非周期变化的波长选择光栅相对应的反射峰；

图4的相位图说明了根据本公开的具有非周期对称设置的相位跳跃以及在中心π处的π相移(π相移对称光栅)的波长选择光栅的特性；以及