CN214044330U - 一种单管蓝光半导体激光器外腔装置 - Google Patents

Abstract

本新型实用专利公开了一种单管蓝光半导体激光器外腔装置,属于半导体激光技术领域。包括带有水冷装置的蓝光二极管基座、蓝光二极管、角度可调的平面镜固定座、角度可调的光栅固定座、闪耀光栅、平面镜、非球面准直镜、柱透镜、聚焦透镜、光纤，所述蓝光二机管基座的一侧设置有激光二极管接口，所述蓝光二极管通过该接口固定在基座中，所述非球面准直镜固定在蓝光二极管的右侧，所述蓝光二极管基座的另一侧设置有电路板，用于连接蓝光二极管和电源，能有效地解决Littrow型ECDL输出光束方向随光栅转动而发生改变的难题，减小平面镜‑光栅的初始间距，可以减小输出光束的横向位移，增大无跳模调谐范围。

Description

一种单管蓝光半导体激光器外腔装置

技术领域

本新型实用专利属于半导体激光技术领域，具体为一种单管蓝光半导体激光器外腔装置。

技术背景

单管蓝光半导体激光器外腔反馈是通过单管蓝光半导体激光器LD腔外的选频元件(如闪耀光栅、光纤光栅、体布拉格光栅、干涉滤光片等)将LD输出光的一部分反馈回LD中，通过反馈光场与LD腔内光场的相互作用改善LD的性能，除了能提高激光器输出波长的稳定性，还能实现无跳模调谐、窄线宽、单纵模输出等工作特性。外腔半导体激光器在频率稳定性和可调谐性以及光谱纯度上的改善使其比自由运转的LD更具吸引力，单模LD的线宽一般为10-30MHz，外加光栅构成外腔后的外腔半导体激光器ECDL输出线宽能够被减小到1MHz以下，被广泛用于测定同位素移动或超精细结构常数、传感以及高分辨光谱学和原子物理等领域。

目前常用的ECDL主要为Littrow结构，Littrow结构的半导体激光器发射光经透镜准直入射到光栅上，经光栅选模，一级衍射光沿入射光路返回，作为反馈光注入LD有源区，使得选出来的模式在激光器内腔中的增益得到放大从而在模式竞争中获得优势。然而输出光束随波长调谐发生变化是Littrow结构的一个缺点，且输出光斑质量差，而且蓝光二极管的输出线宽会随着温度的升高而升高，因此需要改进。

发明内容

本实用新型专利的目的在于提供一种单管蓝光半导体激光器外腔装置，以解决上述技术背景中所提出的输出光束随波长调谐发生变化、光束质量差的问题。

为实现上述目的，本实用新型专利提供如下技术方案：一种单管蓝光半导体激光器外腔装置，包括非球面准直镜、蓝光二极管、蓝光二极管基座、光栅固定座、平面镜、平面镜固定座、闪耀光栅、柱透镜a、柱透镜b、聚焦透镜、耦合光纤，所述蓝光二机管基座的一侧设置有激光二极管接口，所述蓝光二极管通过该接口固定在所述蓝光二极管基座中，所述非球面准直镜固定在所述蓝光二极管的右侧，所述蓝光二极管基座的另一侧设置有电路板，用于连接所述蓝光二极管和电源，所述蓝光二极管基座的顶部、底部和左侧凿有圆孔，用于连通外部水冷机；所述闪耀光栅固定在所述光栅固定座上侧；所述平面镜固定在所述平面镜固定座上侧；所述蓝光二极管发出的光束经所述非球面镜准直后，通过所述闪耀光栅压缩线宽，经所述平面镜反射，再经所述柱透镜a和柱透镜b整形，所述聚焦透镜聚焦，最后耦合进所述耦合光纤中。

优选的，所述的单管蓝光半导体激光器外腔装置采取“平面镜-光栅”外腔结构，能有效地解决Littrow型ECDL输出光束方向随光栅转动而发生改变的难题，减小平面镜与光栅的初始间距，不但可以减小输出光束的横向位移，还能够增大无跳模调谐范围。

优选的，所述的蓝光二极管基座采用散热性能较好的铜材料，基座的上侧和下侧设有水管接口，用于连接外部水冷机，内部凿有圆形通道，以便水流在其中形成回路，达到持续降温的效果，从而大大降低了温度变化对蓝光激光器输出线宽的影响。

优选的，所述平面镜固定座或光栅固定座均为转动角度可调的设计结构，并设置有角度微调旋钮，以便精确地调节Littrow角。

优选的，所述蓝光二极管的LD管芯发光一端镀有增透膜，以提高外腔反馈效率，进而提高ECDL的输出功率。

优选的，为了进一步优化ECDL***输出光束质量，所述的单管蓝光半导体激光器外腔装置采用两个柱透镜分别对光斑的快轴和慢轴方向进行压缩，并用聚焦透镜将其耦合至耦合光纤中进行匀化。

本实用新型的有益效果是：采用“平面镜-光栅”外腔结构，能有效地解决Littrow型ECDL输出光束方向随光栅转动而发生改变的难题，减小平面镜-光栅的初始间距，不仅可以减小输出光束的横向位移，还能够增大无跳模调谐范围。

附图说明

图1为本实用新型装置结构示意图；

图2为本实用新型“平面镜-闪耀光栅”结构示意图；

图3为本实用新型蓝光二极管基座正视图；

图4为本实用新型平面镜-光栅固定座的正视图；

图5为蓝光二极管内部结构剖面图。

图中：1为水管；2为非球面准直镜；3为蓝光二极管；4为电路板；5为蓝光二极管基座；6为光栅固定座；7为平面镜；8为平面镜固定座；9为闪耀光栅；10为柱透镜a；11为柱透镜b；12为聚焦透镜；13为耦合光纤；14为水流通道；15为蓝光二极管接口；16为水冷机；17为光栅-平面镜固定架；18为转动层；19为固定层；20为角度微调旋钮；21为标尺；22为金属管帽；23为金属管座；24为LD管芯；25为引脚。

实施方案

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述：

参阅图1及图3，单管蓝光半导体激光器外腔装置的总体结构，包括非球面准直镜2、蓝光二极管3、蓝光二极管基座5、光栅固定座6、平面镜7、平面镜固定座8、闪耀光栅9、柱透镜a10、柱透镜b11、聚焦透镜12、耦合光纤13。所述蓝光二机管基座5的一侧设置有激光二极管接口15，所述蓝光二极管3通过该接口固定在所述蓝光二极管基座5中，所述非球面准直镜2固定在所述蓝光二极管3的右侧，所述蓝光二极管基座5的另一侧设置有电路板，用于连接所述蓝光二极管3和电源，所述蓝光二极管基座5的顶部、底部和左侧凿有圆孔，用于连通外部水冷机16；所述闪耀光栅9固定在所述光栅固定座6上侧；所述平面镜7固定在所述平面镜固定座8上侧；所述蓝光二极管3发出的光束经所述非球面镜2准直后，通过所述闪耀光栅6压缩线宽，经所述平面镜7反射，再经所述柱透镜a10和柱透镜b11整形，所述聚焦透镜12聚焦，最后耦合进所述耦合光纤13中。

蓝光二极管3和非球面准直镜2固定在蓝光二极管基座5内，蓝光二极管基座5外接水冷机16，平面镜7和闪耀光栅9分别固定在平面镜固定座8和光栅固定座6上。激光从蓝光二极管3出射后，经平面镜7和闪耀光栅9后，再经由柱透镜a10和柱透镜b11分别对其快轴和慢轴方向的光斑尺寸进行压缩，最终通过聚焦透镜12耦合进光纤13中实现匀化。

参阅图2，“平面镜-光栅”外腔结构，包括蓝光二极管3、非球面准直镜2、平面镜7、闪耀光栅9，激光经过闪耀光栅9后，分成两束衍射光，其中一级衍射光返回至蓝光二极管3中，形成外腔反馈，零级衍射光作为输出光。

参阅图4，平面镜、光栅固定座，包括光栅-平面镜固定架17、转动层18、固定层19、角度微调旋钮20、标尺21。光栅-平面镜固定架固定在转动层上，通过调节角度微调旋钮20和转动转动层18可以精确控制平面镜和光栅的角度。

参阅图5，蓝光二极管内部结构，包括金属管帽22、金属管座23、LD管芯24、引脚25，通过在LD管芯24的发光端口一侧镀上一层增透膜，可以大大提高外腔反馈效率。

所述的单管蓝光半导体激光器外腔装置采取平面镜7-闪耀光栅9的外腔结构，能有效地解决Littrow型ECDL输出光束方向随闪耀光栅9转动而发生改变的难题，减小平面镜7-闪耀光栅9的初始间距，不但可以减小输出光束的横向位移，还能够增大无跳模调谐范围。

所述的蓝光二极管基座5采用散热性能较好的铜材料，基座5的上侧和下侧设有水管接口，用于连接外部水冷机16，内部凿有圆形通道，以便水流在其中形成回路，达到持续降温的效果，从而大大降低了温度变化对蓝光激光器输出线宽的影响。

所述平面镜7固定座均为转动角度可调的设计结构，并设置有角度微调旋钮，以便精确地调节Littrow角。

所述蓝光二极管3的LD管芯发光一端镀有增透膜，以提高外腔反馈效率，进而提高ECDL***的输出功率。

所述的单管蓝光半导体激光器外腔装置采用两个柱透镜，即

柱透镜a10和柱透镜b11，分别对光斑的快轴和慢轴方向进行压缩，并用聚焦透镜12将其耦合至耦合光纤13中进行匀化。

所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

Claims (6)

1.一种单管蓝光半导体激光器外腔装置，其特征在于，包括带有水冷装置的蓝光二极管基座、蓝光二极管、角度可调的平面镜固定座、角度可调的光栅固定座、闪耀光栅、平面镜、非球面准直镜、柱透镜、聚焦透镜、耦合光纤，所述蓝光二机管基座的一侧设置有激光二极管接口，所述蓝光二极管通过所述激光二极管接口固定在所述蓝光二极管基座中，所述非球面准直镜固定在所述蓝光二极管的右侧，所述蓝光二极管基座的另一侧设置有电路板，用于连接所述蓝光二极管和电源，所述蓝光二极管基座的顶部、底部和左侧凿有圆孔，用于连通外部水冷机；所述闪耀光栅固定在所述光栅固定座上侧；所述平面镜固定在所述平面镜固定座上侧；所述蓝光二极管发出的光束经所述非球面准直镜后，通过所述闪耀光栅压缩线宽和所述平面镜反射，再经所述柱透镜整形、所述聚焦透镜聚焦，最后耦合进所述耦合光纤中。

2.如权利要求1所述的单管蓝光半导体激光器外腔装置，其特征在于，所述的单管蓝光半导体激光器外腔装置采取平面镜、光栅的外腔结构。

3.如权利要求2所述的单管蓝光半导体激光器外腔装置，其特征在于，所述的蓝光二极管基座采用的为铜材料，基座的上侧和下侧设有水管接口，用于连接外部水冷机，内部凿有圆形通道。

4.如权利要求3所述的单管蓝光半导体激光器外腔装置，其特征在于，所述平面镜固定座均为转动角度可调的设计结构，并设置有角度微调旋钮，以便精确地调节Littrow角。

5.如权利要求4所述的单管蓝光半导体激光器外腔装置，其特征在于，所述蓝光二极管的LD管芯发光一端镀有增透膜。

6.如权利要求5所述的单管蓝光半导体激光器外腔装置，其特征在于，所述的单管蓝光半导体激光器外腔装置采用两个柱透镜分别对光斑的快轴和慢轴方向进行压缩，并用聚焦透镜将其耦合至耦合光纤中进行匀化。

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