[发明专利]棱镜与闪耀光栅复合外腔半导体激光器

说明书

技术领域

本发明涉及一种棱镜与闪耀光栅复合外腔半导体激光器，属于半导体激光器技术领域。

背景技术

外腔半导体激光器以低成本、单纵模、窄线宽、体积小等独特优势在高精度光谱测试、干涉测量、气体探测、大容量数据储存等方面被广泛应用。

外腔半导体激光器由激光器及外腔构成，因此，其谐振腔包括内腔、外腔两部分。在内腔产生的初始谐振光进入外腔后，由外腔反射镜反射，在内腔、外腔中发生谐振，最后自外腔反射镜输出激光。

《激光技术》第28卷第2期刊登的一篇题为“窄线宽的外腔半导体激光器”的文章公开了一种外腔半导体激光器。在激光器1的输出光路光轴上依次排列消色差准直透镜2、分光板3、闪耀光栅4，如图1所示，由两个凹球面反射镜5构成的共焦腔的光路光轴与激光器1的输出光路光轴相交于分光板3，并相互垂直。可见，该方案涉及一种Littrow式外腔半导体激光器，并且，其外腔为共焦腔复合型，这种外腔有助于光束模式的选择。该方案的目的是获得窄线宽，同时也获得了良好的稳频效果。由于其外腔从激光器1输出端面到闪耀光栅4这一段的长度达到6cm，同时，该长度同时也是该外腔半导体激光器的外腔长度，因此，如果为了进一步提高外腔半导体激光器的单模性，进一步减小线宽，这一长度还要增加，这使得器件整体尺寸明显增大，并且，这一长度也难以大幅增加。再有，该外腔半导体激光器的外腔长度不能精密调节，因此，无法在窄线宽内精确确定出射光中心波长。

发明内容

为了能够精密调节外腔半导体激光器的外腔长度、同时还能够减小器件整体尺寸，我们发明了一种棱镜与闪耀光栅复合外腔半导体激光器。

在本发明之棱镜与闪耀光栅复合外腔半导体激光器中，激光器1位于器件的一端，闪耀光栅4位于器件的另一端，消色差准直透镜2与激光器1的输出端相邻，其特征在于，斯密特棱镜组位于消色差准直透镜2、闪耀光栅4之间，如图2所示，斯密特棱镜组中的下斯密特棱镜6的一个侧镜面与来自消色差准直透镜2腔内谐振光垂直，所述下斯密特棱镜6的另一个侧镜面与斯密特棱镜组中的上斯密特棱镜7的一个侧镜面平行且部分或者全部相对，所述上斯密特棱镜7的另一个侧镜面与入射闪耀光栅4腔内谐振光垂直，闪耀光栅4的入射角等于闪耀角。

本发明其技术效果在于，本发明在外腔半导体激光器的外腔中设置斯密特棱镜组，它与闪耀光栅4构成一个复合型外腔，腔内谐振光每经过一次斯密特棱镜组，就会在斯密特棱镜组中的下斯密特棱镜6、上斯密特棱镜7内被各自的三个镜面依次各反射一次，这使得腔内谐振光的光程大幅增加，外腔腔长则因此得到大幅延长。在这一优势下，器件整体尺寸完全可以适当减小，使器件更加小型化。例如，现有窄线宽的外腔半导体激光器从激光器1输出端面到闪耀光栅4这一段的长度达到6cm，而本发明可将这一长度缩短至3～4cm。

本发明其技术效果还在于，根据斯密特棱镜组的光学特点，当构成斯密特棱镜组的两个斯密特棱镜其两个相对且平行的侧镜面彼此沿平行方向相向或者相离运动，斯密特棱镜组内部光程则因此而改变。基于这一点，当辅以精密机械位移机构，使斯密特棱镜组中的某一个斯密特棱镜精密移动，即可精密调节外腔半导体激光器的外腔长度，才从而实现了在窄线宽内精确确定出射光中心波长的目的。

附图说明

图1为现有窄线宽的外腔半导体激光器结构示意图。图2为本发明之棱镜与闪耀光栅复合外腔半导体激光器结构示意图，该图同时作为摘要附图。图3为采用斯密特屋脊棱镜的本发明之棱镜与闪耀光栅复合外腔半导体激光器结构示意图。

具体实施方式

在本发明之棱镜与闪耀光栅复合外腔半导体激光器中，激光器1位于器件的一端，闪耀光栅4位于器件的另一端，消色差准直透镜2与激光器1的输出端相邻。斯密特棱镜组位于消色差准直透镜2、闪耀光栅4之间，如图2所示。斯密特棱镜组中的下斯密特棱镜6的一个侧镜面与来自消色差准直透镜2腔内谐振光垂直。所述下斯密特棱镜6的另一个侧镜面与斯密特棱镜组中的上斯密特棱镜7的一个侧镜面平行且部分或者全部相对，在所述两个平行且部分或者全部相对的侧镜面之间为厚度小于0.5mm的空气层。所述上斯密特棱镜7的另一个侧镜面与入射闪耀光栅4腔内谐振光垂直。闪耀光栅4的入射角等于闪耀角。所述下斯密特棱镜6和上斯密特棱镜7均为斯密特三棱镜或者均为斯密特屋脊棱镜，如图3所示，斯密特屋脊棱镜的采用能够将从激光器1输出端面到闪耀光栅4这一段的长度进一步缩短1cm。闪耀光栅4为金属基底母刻光栅，这种光栅能够承受高功率激光束。