[发明专利]一种波长锁定半导体激光器系统

权利要求书

1.一种波长锁定半导体激光器系统，其特征在于，包括：

若干半导体激光器光纤耦合模块，每个半导体激光器光纤耦合模块包括若干半导体激光器芯片、若干准直镜、聚焦耦合镜单元和若干传能光纤，所述聚焦耦合镜单元适于将经过所述若干准直镜准直之后的若干激光束聚焦耦合至对应的传能光纤；

体光栅光纤阵列模块，所述体光栅光纤阵列模块包括光纤阵列和体光栅，所述光纤阵列位于所述若干传能光纤和所述体光栅之间，所述光纤阵列输出的激光直接进入所述体光栅；

所述半导体激光器光纤耦合模块中，半导体激光器芯片具有快轴近场宽度半宽w_FA、快轴发散角半角θ_FA、慢轴近场宽度半宽w_SA、慢轴发散角半角θ_SA，每个半导体激光器光纤耦合模块具有若干组半导体激光器芯片单元，每组半导体激光器芯片单元具有在快轴方向排列的N_FA个半导体激光器芯片，所述聚焦耦合镜单元在慢轴方向上具有N_SA个激光束光斑，传能光纤的输出激光束的发散角为θ_fiber，传能光纤的芯径为R；

R≥(N_FA*w_FA*θ_FA+N_SA*w_SA*θ_SA)/θ_fiber；

所述聚焦耦合镜单元包括快轴聚焦耦合镜和慢轴聚焦耦合镜，所述快轴聚焦耦合镜具有快轴聚焦透镜焦距所述慢轴聚焦耦合镜具有慢轴聚焦透镜焦距所述若干准直镜包括若干快轴准直镜和若干慢轴准直镜，所述快轴准直镜具有快轴准直透镜焦距f_FAC，所述慢轴准直镜具有慢轴准直透镜焦距f_SAC；

2.根据权利要求1所述的波长锁定半导体激光器系统，其特征在于，所述若干准直镜包括若干快轴准直镜和若干慢轴准直镜，所述快轴准直镜位于所述半导体激光器芯片和所述慢轴准直镜之间；每个半导体激光器光纤耦合模块内部还包括若干45°反射镜，所述45°反射镜适于将经过所述快轴准直镜和慢轴准直镜准直之后的激光朝向所述聚焦耦合镜单元反射。

3.根据权利要求1所述的波长锁定半导体激光器系统，其特征在于，还包括：与所述若干半导体激光器光纤耦合模块一一对应的中心波长检测模块，所述中心波长检测模块适于检测激光的中心波长偏移程度；温度控制模块，所述温度控制模块适于根据中心波长偏移程度对所述体光栅进行温度补偿，以降低激光的中心波长偏移。

4.根据权利要求3所述的波长锁定半导体激光器系统，其特征在于，所述温度控制模块包括半导体制冷片和反馈控制单元，所述半导体制冷片与所述体光栅接触，所述半导体制冷片适于给所述体光栅进行制冷，所述半导体制冷片还适于给所述体光栅进行制热，所述反馈控制单元适于根据所述中心波长检测模块检测到的激光的中心波长偏移程度调节所述半导体制冷片的制冷和制热程度。

5.根据权利要求4所述的波长锁定半导体激光器系统，其特征在于，当所述中心波长检测模块检测到激光的中心波长向短波方向偏移时，所述反馈控制单元适于控制半导体制冷片对所述体光栅进行制热；当所述中心波长检测模块检测到激光的中心波长向长波方向偏移时，所述反馈控制单元适于控制半导体制冷片对所述体光栅进行制冷。

6.根据权利要求3所述的波长锁定半导体激光器系统，其特征在于，每个中心波长检测模块包括：偏振分束器和半波片单元，所述偏振分束器和半波片单元位于所述若干准直镜和所述聚焦耦合镜单元之间，所述偏振分束器和半波片单元配合使用以将激光的主偏振态分量进行偏振合束且从第一方向出射，且将激光的次偏振态分量合束为次偏振态光束并将次偏振态光束沿着第二方向出射，第二方向与第一方向垂直；衍射光栅；光斑位置检测单元；位于所述衍射光栅和所述光斑位置检测单元之间的柱面凸透镜；所述衍射光栅适于对所述次偏振态分量进行衍射之后照射至所述柱面凸透镜。

7.根据权利要求6所述的波长锁定半导体激光器系统，其特征在于，所述光斑位置检测单元为CCD相机。

8.根据权利要求6所述的波长锁定半导体激光器系统，其特征在于，所述偏振分束器包括斜方棱镜、直角棱镜以及位于斜方棱镜直角棱镜之间的偏振分束膜；

当所述半导体激光器芯片出射的激光的主偏振态分量呈水平偏振态时，所述半波片单元为第一半波片，第一半波片位于所述斜方棱镜的入射面上；

当所述半导体激光器芯片出射的激光的主偏振态分量呈垂直偏振态时，所述半波片单元包括第一半波片和第二半波片，所述第一半波片位于所述直角棱镜的入射面上，所述第二半波片位于所述偏振分束器和所述聚焦耦合镜单元之间。