專利名稱：多反饋外腔激光二極管陣列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種減少外腔反饋激光二極管陣列中，各發(fā)光單元的 排列彎曲(即排列不完全在一條直線上)對(duì)反饋的影響，用四塊反射鏡 提供反饋，可以對(duì)每個(gè)部分的彎曲來(lái)調(diào)節(jié)反饋鏡的角度，盡量使返回到 各發(fā)光單元的中心波長(zhǎng)很接近，從而使輸出譜線的線寬變窄。用四塊反 射鏡對(duì)二極管陣列提供反饋，相當(dāng)于將陣列分成四個(gè)部分進(jìn)行反饋，陣
列的排列彎曲相當(dāng)于原來(lái)的1/4，因此譜線寬度將會(huì)變得很窄。
背景技術(shù)：
由于制造過(guò)程中的誤差，很難使激光二極管陣列中的各發(fā)光單元完 全排列在一條直線上，而是存在不規(guī)則的彎曲[Appl.0pt.44，6264 (2005)]。在先技術(shù)中[Opt. Lett. 25， 1352 (2000)]，采用單反饋的方法 進(jìn)行壓縮光譜線寬的時(shí)候，由于陣列中各發(fā)光單元排列彎曲，將會(huì)帶來(lái) 比較大的影響。由于每個(gè)發(fā)光單元的光束以不同的角度打到光柵后，因 此沿原路返回的反饋光的中心波長(zhǎng)不同，導(dǎo)致了不同發(fā)光單元窄線寬輸 出的光譜中心波長(zhǎng)不同，二極管陣列的光譜就是各發(fā)光單元的光譜疊加 的結(jié)果，因此二極管陣列的譜線就會(huì)加寬。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是為了改善上述現(xiàn)有的采用單反饋的 方法進(jìn)行壓縮激光二極管陣列光譜線寬的缺陷，提供一種多反饋外腔激 光二極管陣列，以大大改善外腔反饋激光二極管陣列由于激光二極管陣 列中各發(fā)光單元排列彎曲而帶來(lái)的輸出光譜線寬變寬的問(wèn)題。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案如下-
一種多反饋外腔激光二極管陣列，包括激光二極管陣列，沿該激光 二極管陣列的激光輸出方向依次設(shè)有快軸準(zhǔn)直鏡、由第一透鏡和第二透 鏡構(gòu)成的倒望遠(yuǎn)系統(tǒng)、光柵和位于該光柵的一級(jí)衍射光方向的反饋鏡， 其特征在于所述的反饋鏡是由前后錯(cuò)開(kāi)的有部分重疊的多塊小面積的各
自反射角度可調(diào)的高反射鏡構(gòu)成的對(duì)所述的光柵的一級(jí)衍射光能進(jìn)行無(wú) 遺漏地全部反射的反射鏡組合體。
所述的第一透鏡和第二透鏡均為凸透鏡，且第二透鏡的焦距為第一
透鏡焦距的2-8倍。
所述的光柵為閃耀光柵。
所述的反饋鏡是由前后錯(cuò)開(kāi)的4塊小面積的各自反射角度可調(diào)的高 反射鏡構(gòu)成的。
本實(shí)用新型的工作情況是
激光二極管陣列1的中心波長(zhǎng)為808nm，發(fā)出的光首先經(jīng)過(guò)一快軸 準(zhǔn)直鏡2，對(duì)快軸方向進(jìn)行準(zhǔn)直?？燧S準(zhǔn)直鏡一般為短焦距(焦距小于 lmm)的非球面鏡，將快軸方向可以準(zhǔn)直到衍射極限，大約為1度左右的 發(fā)散角。經(jīng)過(guò)快軸準(zhǔn)直后的光通過(guò)由第一透鏡和第二透鏡構(gòu)成的倒望遠(yuǎn) 系統(tǒng)，系統(tǒng)的放大倍數(shù)取決于第二透鏡和第一透鏡的焦距的比值。該系 統(tǒng)的主要目的是壓縮慢軸方向的發(fā)散角(約IO度)光束通過(guò)倒置的望遠(yuǎn) 系統(tǒng)后，慢軸方向的發(fā)散角壓縮的倍數(shù)等于系統(tǒng)的放大倍數(shù)。光束經(jīng)過(guò) 快軸準(zhǔn)直和慢軸壓縮后，使光束接近平行的狀態(tài)打到了閃耀光柵上，該 光柵是按利特曼結(jié)構(gòu)放置，光柵的一階衍射打到反饋鏡上，經(jīng)反饋鏡反 射后，光束沿原路返回到激光二極管陣列的各個(gè)發(fā)光單元，繼續(xù)振蕩、 放大。閃耀光柵的零階衍射作為激光輸出。
外腔中的光學(xué)元件快軸準(zhǔn)直鏡、第一透鏡、第二透鏡均鍍有與激 光二極管陣列輸出的中心波長(zhǎng)相同的增透膜而反饋鏡則鍍有與激光二極 管陣列輸出的中心波長(zhǎng)相同的高反膜。反饋鏡是由多塊平面高反鏡構(gòu)成， 并前后錯(cuò)開(kāi)，每塊反射鏡對(duì)激光二極管陣列的部分的發(fā)光單元提供反饋。 由于激光二極管陣列中每部分的彎曲方向和大小都不一樣，用多塊反射 鏡提供反饋，可以針對(duì)每個(gè)部分的彎曲來(lái)調(diào)節(jié)反饋鏡的角度，盡量使返 回到各發(fā)光單元的中心波長(zhǎng)很接近，從而使輸出譜線的線寬變窄。
本實(shí)用新型的技術(shù)效果
本實(shí)用新型將利特曼結(jié)構(gòu)外腔中的單反饋鏡改成用多塊(例如N塊)
小面積的高反鏡，并前后錯(cuò)開(kāi)，每塊反射鏡對(duì)激光二極管陣列的1/N發(fā)光 單元提供反饋。激光二極管陣列中每部分的彎曲方向和大小都不一樣， 用N塊反射鏡提供反饋，可以對(duì)每個(gè)部分的彎曲來(lái)調(diào)節(jié)反饋鏡的角度， 盡量使返回到各發(fā)光單元的中心波長(zhǎng)很接近，從而使輸出譜線的線寬變 窄。
圖1為本實(shí)用新型多反饋外腔激光二極管陣列一個(gè)實(shí)施例的光路結(jié) 構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明，但不應(yīng)以此限 制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
先請(qǐng)參閱圖1，圖1是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的光路結(jié)構(gòu)示意圖， 由圖可見(jiàn)，本實(shí)用新型多反饋外腔激光二極管陣列，包括激光二極管陣 列1，沿該激光二極管陣列1的激光輸出方向依次設(shè)有快軸準(zhǔn)直鏡2、由 第一透鏡3和第二透鏡4構(gòu)成的倒望遠(yuǎn)系統(tǒng)、光柵5和位于該光柵5的 一級(jí)衍射光方向的反饋鏡，其特點(diǎn)是所述的反射鏡是由前后錯(cuò)開(kāi)的有部 分重疊的四塊小面積的各自反射角度可調(diào)的高反射鏡6、 7、 8、 9構(gòu)成的 對(duì)所述的光柵5的一級(jí)衍射光能進(jìn)行無(wú)遺漏地全部反射的反射鏡組合 體。
所述的第一透鏡3和第二透鏡4均為凸透鏡，且第二透鏡4的焦距
為第一透鏡3焦距的2-8倍。所述的光柵5為閃耀光柵。
其工作情況是激光二極管陣列1的中心波長(zhǎng)為808nm，發(fā)出的光首 先經(jīng)過(guò)一快軸準(zhǔn)直鏡2，對(duì)快軸方向進(jìn)行準(zhǔn)直。快軸準(zhǔn)直鏡一般為短焦 距(焦距小于lmm)的非球面鏡，將快軸方向(圖2中的y方向)可以 準(zhǔn)直到衍射極限，大約為l度左右的發(fā)散角。經(jīng)過(guò)快軸準(zhǔn)直后的光通過(guò) 由第一透鏡3和第二透鏡4構(gòu)成的倒望遠(yuǎn)系統(tǒng)，本實(shí)施例中，該系統(tǒng)是 由一個(gè)焦距/i-50加m、 口徑Q-25/nw第一透鏡3，和一個(gè)焦距/2 = 200附附、 口徑A-50m/n的第二透鏡4組成，系統(tǒng)的放大倍數(shù)r-4。該系統(tǒng)的主要
目的是壓縮慢軸方向的發(fā)散角(約10度)光束通過(guò)倒置的望遠(yuǎn)系統(tǒng)后， 慢軸方向的發(fā)散角壓縮了4倍。光束經(jīng)過(guò)快軸準(zhǔn)直和慢軸壓縮后，使光 束接近平行的狀態(tài)打到了閃耀光柵5上，該光柵的柵距是1200線/mm， 對(duì)800nm的光閃耀。該光柵是按利特曼結(jié)構(gòu)放置，光柵的一階衍射打到 反饋鏡上，經(jīng)反饋鏡反射后，光束沿原路返回到激光二極管陣列1的各 個(gè)發(fā)光單元，繼續(xù)振蕩、放大。閃耀光柵5的零階衍射作為激光輸出。 外腔中的光學(xué)元件快軸準(zhǔn)直鏡2、第一透鏡3、第二透鏡4均鍍有與激 光二極管陣列輸出的中心波長(zhǎng)相同的增透膜而反饋鏡則鍍有與激光二極 管陣列輸出的中心波長(zhǎng)相同的高反膜。反饋鏡是由四個(gè)平面高反鏡6、7、 8、 9構(gòu)成，并前后錯(cuò)開(kāi)，每塊反射鏡對(duì)激光二極管陣列1的1/4的發(fā)光 單元提供反饋。由于激光二極管陣列中每部分的彎曲方向和大小都不一 樣，用四塊反射鏡提供反饋，可以針對(duì)每個(gè)部分的彎曲來(lái)調(diào)節(jié)反饋鏡的 角度，盡量使返回到各發(fā)光單元的中心波長(zhǎng)很接近，從而使輸出譜線的 線寬變窄。用四塊反射鏡對(duì)二極管陣列提供反饋，相當(dāng)于將陣列分成四 個(gè)部分進(jìn)行反饋，激光二極管陣列中，各發(fā)光單元排列彎曲，只相當(dāng)于 原來(lái)的1/4，因此譜線寬度將會(huì)變得更窄。
經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，本實(shí)用新型可以大大改善外腔反饋激光二極管陣列由 于激光二極管陣列中各發(fā)光單元排列彎曲而帶來(lái)的輸出光譜線寬變寬的 問(wèn)題。
權(quán)利要求1、一種多反饋外腔激光二極管陣列，包括激光二極管陣列(1)，沿該激光二極管陣列(1)的輸出光束方向依次設(shè)有快軸準(zhǔn)直鏡(2)、由第一透鏡(3)和第二透鏡(4)構(gòu)成的倒望遠(yuǎn)系統(tǒng)、光柵(5)和位于該光柵(5)的一級(jí)衍射光方向的反饋鏡，其特征在于所述的反饋鏡是由前后錯(cuò)開(kāi)的有部分重疊的多塊小面積的各自反射角度可調(diào)的高反射鏡(6-9)構(gòu)成的對(duì)所述的光柵(5)的一級(jí)衍射光能進(jìn)行無(wú)遺漏地全部反射的反射鏡組合體。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多反饋外腔激光二極管陣列，其特征在 于所述的第一透鏡(3)和第二透鏡(4)均為凸透鏡，且第二透鏡(4) 的焦距為第一透鏡(3)焦距的2-8倍。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多反饋外腔激光二極管陣列，其特征 在于所述的光柵(5)為閃耀光柵。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的多反饋外腔激光二極管陣列，其特征在 于所述的反饋鏡是由前后錯(cuò)開(kāi)的4塊小面積的各自反射角度可調(diào)的高反 射鏡(6-9)構(gòu)成的。
專利摘要一種多反饋外腔激光二極管陣列，包括激光二極管陣列，沿該激光二極管陣列的激光輸出方向依次設(shè)有快軸準(zhǔn)直鏡、由第一透鏡和第二透鏡構(gòu)成的倒望遠(yuǎn)系統(tǒng)、光柵和位于該光柵的一級(jí)衍射光方向的反饋鏡，其特征在于所述的反饋鏡是由前后錯(cuò)開(kāi)的有部分重疊的多塊小面積的各自反射角度可調(diào)的高反射鏡構(gòu)成的對(duì)所述的光柵的一級(jí)衍射光能進(jìn)行無(wú)遺漏地全部反射的反射鏡組合體。本實(shí)用新型可以大大改善外腔反饋激光二極管陣列由于激光二極管陣列中各發(fā)光單元排列彎曲而帶來(lái)的輸出光譜線寬變寬的問(wèn)題。
文檔編號(hào)G02B27/00GK201004528SQ200620048020
公開(kāi)日2008年1月9日 申請(qǐng)日期2006年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月22日
發(fā)明者吳國(guó)華, 軍 周, 李立波, 樓祺洪, 蘇宙平, 董景星, 趙宏明, 魏運(yùn)榮 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所