CN114498294A - 半导体激光器及利用光栅形成外腔谐振的光纤耦合结构 - Google Patents

半导体激光器及利用光栅形成外腔谐振的光纤耦合结构 Download PDF

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CN114498294A CN202210085008.7A CN202210085008A CN114498294A CN 114498294 A CN114498294 A CN 114498294A CN 202210085008 A CN202210085008 A CN 202210085008A CN 114498294 A CN114498294 A CN 114498294A
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周坤
杜维川
李弋
何林安
贺钰雯
刘晟哲
胡耀
张亮
杨鑫
王义文
高平宽
高松信
唐淳
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Abstract

本发明公开了一种半导体激光器及利用光栅形成外腔谐振的光纤耦合结构，属于光纤耦合技术领域，半导体激光器包括设有两个出光面的半导体激光芯片，第一出光面和第二出光面的反射率不同，且半导体激光芯片分别从第一出光面和第二出光面输出激光束；光纤耦合结构通过将多个半导体激光器排列，从第一出光面输出的激光产生第一平行光束，从第二出光面输出的激光产生第二平行光束；第一平行光束经过一反射光栅，光栅的反射率与芯片第二出光面的反射率相等，第一平行光束再经过一半波片后与第二平行光束同时经过偏振合束器到聚焦透镜后聚焦到光纤上，激光从芯片的两个端面输出，能够提供反射的同时锁定光谱，降低激光芯片的输出光谱宽度。

Description

半导体激光器及利用光栅形成外腔谐振的光纤耦合结构
技术领域
本发明涉及光纤耦合技术领域，更为具体的，涉及半导体激光器及利用光栅形成外腔谐振的光纤耦合结构。
背景技术
目前，与本申请相关的在先申请(公开号：CN112615252A)的中国专利申请公开了一种半导体激光器及光纤耦合结构。上述申请的有益效果在于使半导体激光器具有更高的芯片电-光转换效率和激光输出总功率。并且，利用上述半导体激光器的光纤耦合结构具有体积小、重量轻等优点。
但是，上述在先申请存在如下新的技术问题：
1)其光纤耦合结构的技术方案无法实现耦合输出激光的光谱锁定，存在激光芯片的输出光谱宽度较大的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供半导体激光器及利用光栅形成外腔谐振的光纤耦合结构，实现耦合输出激光的光谱的锁定，减低激光芯片的输出光谱宽度。
本发明的目的是通过以下方案实现的：
一种半导体激光器，包括设有两个出光面的半导体激光芯片，第一出光面和第二出光面的反射率不同，且所述半导体激光芯片分别从第一出光面和第二出光面输出激光束。
进一步地，所述第一出光面反射率的取值范围为0.0001-0.05之间。
进一步地，所述第二出光面反射率的取值范围为0.1-0.5之间。
进一步地，所述第一出光面设置为高透射率。
一种基于如上任一项所述半导体激光器的光纤耦合结构，包括：
多个排成阵列的半导体激光器，各所述半导体激光器的第一出光面输出的激光束分别经过镜片组件形成第一平行光束，且各所述半导体激光器的第二出光面输出的激光束分别经过镜片组件形成第二平行光束；
光栅，第一平行光束经过一光栅，光栅的反射率与半导体激光芯片第二出光面的反射率相等，光栅与半导体激光芯片形成对称的外腔谐振腔结构；第一平行光束与第二平行光束同时经过偏振合束器到聚焦透镜后聚焦到光纤上，激光从半导体激光芯片的两个端面输出，光栅作为谐振外腔腔面，提供反射的同时锁定光谱。
进一步地，包括半波片，所述第一平行光束经光栅后，再经过所述半波片后与第二平行光束同时进入偏振合束器。
进一步地，所述光栅包括反射式光栅。
进一步地，所述光栅包括透射式光栅。
本发明的有益效果是：
本发明实施例中，可实现耦合输出激光的光谱的锁定，减低激光芯片的输出光谱宽度。
本发明实施例中，不仅可以降低激光芯片的输出光谱宽度，同时激光芯片形成对称的谐振腔结构，提高了芯片的电-光转换效率，同时降低了腔面功率密度，可提高单个激光芯片的激光输出总功率；光纤耦合结构减少芯片数量，结构更加简单轻巧，体积小、重量轻、消耗材料少。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的半导体激光器的结构示意图；
图2为本发明实施例的光纤耦合结构示意图；
图中，101-半导体激光芯片，103-第一出光面，104-第二出光面，201-半导体激光器，205-第一平行光束，206-第二平行光束，207-光栅，208-半波片，209-偏振合束器，210-聚焦透镜，211-光纤。
具体实施方式
本说明书中所有实施例公开的所有特征，或隐含公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合和/或扩展、替换。
下面根据附图1～图2，对本发明的技术构思、工作原理、功效和工作过程作进一步详细说明。
本发明在解决背景中问题1)的过程中，又发现了如下新的技术问题：
2)芯片通过设置光栅形成外腔谐振的方案，即光栅作为第一谐振腔面，芯片第二出光面作为第二谐振腔面，那么芯片的第一腔面需要设置为较低的反射率，最理想是设置为零，但实际做不到。
实施例1
本实施例旨在至少解决上述技术问题，提出一种半导体激光器201，如图1所示，包括设有两个出光面的半导体激光芯片101，第一出光面和第二出光面的反射率不同，且所述半导体激光芯片分别从第一出光面103和第二出光面104输出激光束。
半导体激光芯片101设有两个出光面，分别为第一出光面103和第二出光面104，设置第一出光面103和第二出光面的反射率不同，半导体激光芯片101分别从第一出光面103和第二出光面104输出激光束。
在实际应用过程中，可选的实施方式是将第一出光面反射率的取值范围为0.0001-0.05之间；将第二出光面反射率的取值范围为0.1-0.5之间；将所述第一出光面设置为高透射率。
实施例2
在本实施例中，旨在至少解决背景中的技术问题，提出一种基于实施例1中半导体激光器并利用光栅形成外腔谐振的光纤耦合结构，包括：
多个排成阵列的半导体激光器201，各所述半导体激光器201的第一出光面103输出的激光束分别经过镜片组件形成第一平行光束205，且各所述半导体激光器的第二出光面104输出的激光束分别经过镜片组件形成第二平行光束206；
光栅207，第一平行光束经过一光栅，光栅的反射率与半导体激光芯片第二出光面的反射率相等，光栅与半导体激光芯片形成对称的外腔谐振腔结构；第一平行光束205与第二平行光束206同时经过偏振合束器209到聚焦透镜210后聚焦到光纤211上，激光从半导体激光芯片101的两个端面输出，光栅207作为谐振外腔腔面，光栅207与激光芯片形成对称的外腔谐振腔结构，提供反射的同时锁定光谱，减低激光芯片的输出光谱宽度。
在实际应用过程中，可选的实施方式是设置半波片208，所述第一平行光束经光栅207后，再经过所述半波片208后与第二平行光束206同时进入偏振合束器209，其中光栅207可以设置为利特罗反射结构，反射率可设为0.1。在可选的实施方式中，所述光栅可以采用反射式光栅或透射式光栅。
本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种半导体激光器，其特征在于，包括设有两个出光面的半导体激光芯片，第一出光面和第二出光面的反射率不同，且所述半导体激光芯片分别从第一出光面和第二出光面输出激光束。
2.根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，所述第一出光面反射率的取值范围为0.0001-0.05之间。
3.根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，所述第二出光面反射率的取值范围为0.1-0.5之间。
4.根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，所述第一出光面设置为高透射率。
5.一种基于权利要求1～5任一项所述半导体激光器的光纤耦合结构，其特征在于，包括：
多个排成阵列的半导体激光器，各所述半导体激光器的第一出光面输出的激光束分别经过镜片组件形成第一平行光束，且各所述半导体激光器的第二出光面输出的激光束分别经过镜片组件形成第二平行光束；
光栅，第一平行光束经过一光栅，光栅的反射率与半导体激光芯片第二出光面的反射率相等，光栅与半导体激光芯片形成对称的外腔谐振腔结构；第一平行光束与第二平行光束同时经过偏振合束器到聚焦透镜后聚焦到光纤上，激光从半导体激光芯片的两个端面输出，光栅作为谐振外腔腔面，提供反射的同时锁定光谱。
6.根据权利要求5所述的光纤耦合结构，其特征在于，包括半波片，所述第一平行光束经光栅后，再经过所述半波片后与第二平行光束同时进入偏振合束器。
7.根据权利要求5所述的光纤耦合结构，其特征在于，所述光栅包括反射式光栅。
8.根据权利要求5所述的光纤耦合结构，其特征在于，所述光栅包括透射式光栅。
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