[发明专利]一种基于光谱合束的多管蓝光半导体倍频方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于光谱合束的多管蓝光半导体倍频方法及装置，属于半导体激光技术领域。该方法具体为S1：激发蓝光二极管阵列发出多个光束，并入射至同一区域；S2：对入射到同一区域的多束光束以相同的衍射角衍射，使其成为合束光；S3：将合束光一部分反射回到蓝光二极管阵列形成反馈，用于压缩线宽，另一部分透射输出窄线宽光束；S4：对透射输出的窄线宽光束形成振荡，同时进行倍频后输出；S5：将倍频后的输出光先分光再聚焦，输出深紫外光。还提出了一种基于光谱合束的多管蓝光半导体倍频装置。本发明的方法及装置是一种新型的脉冲电源泵浦多管蓝光二极管阵列倍频系统，可以提高输入蓝光的倍频效率及输出深紫外光的功率。

技术领域

本发明属于半导体激光技术领域，更具体地，涉及一种基于光谱合束的蓝光半导体激光倍频方法及装置，是一种新型脉冲电源泵浦多管蓝光二极管阵列倍频系统。

背景技术

随着激光技术领域的不断发展，如何获得较高功率的紫外光输出成为一个重要的课题。深紫外激光器是拉曼光谱学的研究热点之一，对于260nm以下的激光波长，可以从拉曼信号中分离出干扰的荧光背景。目前，已建立的用于深紫外拉曼光谱的激光系统大多是基于气体激光器或者四倍频固体激光器，这种激光器的功率消耗比较大，封装大并且实现过程比较复杂。而在实验室之外的环境实现深紫外拉曼光谱的应用已经成为一个趋势，所以，对可靠的紫外激光光源的需求不断增加。如今大多采用频率转换的方法来获得深紫外激光光源，已经实现用红外激光二极管通过四倍频产生深紫外激光，但是其过程比较复杂，若通过基于GaN的激光二极管发射500nm以下的激光，然后将其直接倍频到深紫外会使系统的结构更为紧凑。

2003年，日本大阪大学的Tomoo NISHIMURA团队基于GaN二极管激光器倍频开发了209nm附近可调谐连续波相干光源。该团队提出了一种基于环形腔与光学反馈的倍频方法，该方法将外腔半导体激光器产生的基频光被锁定在环形腔内，其功率因干涉增强得到提高，在输入光功率为26mW时，得到9.1μW的倍频光(Nishimura T,Toyoda K,Watanabe M,etal.A Compact 209-nm Deep UV cw Light Source for Spectroscopy Using FrequencyDoubling of a Diode Laser[J].Japanese Journal of Applied Physics,2003,42(8):5079.)。2015年，德国的N.Ruhnke团队采用Littrow结构的445nm窄带发射的大功率GaN外腔半导体激光器作为泵浦源，在泵浦功率为680mW，222.5nm处连续工作时，得到最大紫外功率16μW(Ruhnke N,A.Müller,Eppich B,et al.Single-pass UV generation at 222.5nmbased on high-power GaN external cavity diode laser[J].Optics Letters,2015,40(9):2127.)。这两种倍频系统及方法是目前比较常用的蓝光倍频系统及方法，但这两种系统及方法采用连续波电源泵浦，蓝光单管作为光源，输入光功率较低，很大程度上降低了倍频光的功率以及倍频效率。因此，这种典型的蓝光半导体激光倍频系统及方法难以适用在较高紫外光功率的场合。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种基于光谱合束的多管蓝光半导体倍频方法及装置，提高输出深紫外光的功率。

一种基于光谱合束的多管蓝光半导体倍频方法，包括：S1：激发蓝光二极管阵列发出多个光束，并入射至同一区域；S2：对入射到同一区域的多束光束以相同的衍射角衍射，使其成为合束光；S3：将合束光一部分反射回到蓝光二极管阵列形成反馈，用于压缩线宽，另一部分透射输出窄线宽光束；S4：对透射输出的窄线宽光束形成振荡，同时进行倍频后输出；S5：将倍频后的输出光先分光再聚焦，输出深紫外光。