色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備以及半導(dǎo)體激光設(shè)備組件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備以及半導(dǎo)體激光設(shè)備組件。該色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備包括：第一透射型體積全息圖衍射光柵以及第二透射型體積全息圖衍射光柵。所述第一和第二透射型體積全息圖衍射光柵彼此相對(duì)設(shè)置。在每個(gè)第一和第二透射型體積全息圖衍射光柵內(nèi)，激光的入射角和一級(jí)衍射光的出射角的和為90°。
【專利說(shuō)明】色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備以及半導(dǎo)體激光設(shè)備組件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開(kāi)涉及色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備以及包含該色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備的半導(dǎo)體激光設(shè)備組件。
【背景技術(shù)】
[0002]由基于模式同步方法驅(qū)動(dòng)的鈦/藍(lán)寶石激光設(shè)備表示的超短脈沖激光設(shè)備生成時(shí)間寬度為飛秒到微微秒的激光脈沖。由于其高峰值功率，所以在施加給一種物質(zhì)時(shí)，從超短脈沖激光設(shè)備中發(fā)射的激光脈沖造成與通常的連續(xù)振蕩的激光設(shè)備的物理現(xiàn)象不同的物理現(xiàn)象。大部分物理現(xiàn)象被稱為非線性光學(xué)現(xiàn)象，并且近年來(lái)廣泛地用于處理生物顯微鏡和精細(xì)結(jié)構(gòu)等等中。
[0003]從超短脈沖激光設(shè)備發(fā)射的激光脈沖通常由放大器放大，以便獲得高峰值功率。在本文中，為了通過(guò)放大器獲得大脈沖能量，已知一種方法(稱為“啁啾脈沖放大”)，在該方法中，入射到放大器上的激光的脈沖時(shí)間寬度擴(kuò)大，然后在放大之后，再次壓縮。而且，基于超短脈沖激光的波長(zhǎng)色散的脈沖壓縮和擴(kuò)大單元(也稱為“色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備”)用于進(jìn)行啁啾脈沖放大。
[0004]尤其，一種使用半導(dǎo)體增益介質(zhì)的半導(dǎo)體激光裝置具有大約毫微秒的使用壽命，比諸如鈦/藍(lán)寶石激光設(shè)備和YAG激光設(shè)備的固態(tài)介質(zhì)激光設(shè)備的使用壽命短。因此，如果由模式同步半導(dǎo)體激光裝置所生成的大約微微秒的激光的脈沖直接由放大器放大，那么用于進(jìn)行放大的載波數(shù)量在時(shí)間上受到限制，并且與放大連續(xù)光的情況相比，減小了放大效率。因此，期望色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備實(shí)現(xiàn)小型半導(dǎo)體激光設(shè)備組件，該組件生成具有高峰值功率的超短激光脈沖。
[0005]如圖20中所示，色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備通常包括兩個(gè)刻入式衍射光柵。然而，通過(guò)刻入式衍射光柵，不容易保證高衍射效率，并且色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備的吞吐量較低。例如，在400nm波段的入射波長(zhǎng)處使用的可用刻入式衍射光柵的效率為大約75%。由于隨著入射波長(zhǎng)的減小，刻入式間距變小，所以逐漸難以制造刻入式衍射光柵，并且其衍射效率降低。此夕卜，在包括兩個(gè)刻入式衍射光柵的色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備內(nèi)，吞吐量降低為(75%)2?56%。另外，基于刻入式衍射光柵內(nèi)的光柵之間的間距，生成高級(jí)衍射光，因此，用于獲得具有高衍射效率的一級(jí)衍射光的條件受限制。而且，在刻入式衍射光柵內(nèi)，衍射角取決于刻入的數(shù)量和波長(zhǎng)。因此，在色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備的光學(xué)布置內(nèi)的靈活度低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]從Tsung-Yuan Yang 等人于 1985 年 7 月 I 日發(fā)表在 Applied Optics 第 24 卷第 13a 號(hào)上的非專利文獻(xiàn)“Femtosecond laser pulse compression using volume phasetransmission holograms (使用體積相位透射全息圖的飛秒激光脈沖壓縮)”中，已經(jīng)了解到通過(guò)兩個(gè)透射型體積全息圖衍射光柵(而非這種刻入式衍射光柵)構(gòu)成色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備的技術(shù)。根據(jù)這個(gè)非專利文獻(xiàn)報(bào)告，驗(yàn)證了使用透射型體積全息圖衍射光柵進(jìn)行脈沖壓縮的原理。然而，未公開(kāi)減小色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備的尺寸的最佳配置。
[0007]因此，期望提供一種能夠減小其尺寸的色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備以及包含所述色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備的半導(dǎo)體激光設(shè)備組件。
[0008]根據(jù)本公開(kāi)的第一模式，提供了一種色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備，其包括第一透射型體積全息圖衍射光柵和第二透射型體積全息圖衍射光柵。第一和第二透射型體積全息圖衍射光柵彼此相對(duì)設(shè)置，并且在每個(gè)第一和第二透射型體積全息圖衍射光柵內(nèi)，激光的入射角Φ in和一級(jí)衍射光的出射角的和為90°。換言之，關(guān)系表達(dá)式Φ?η+Φ_=90°成立。在本文中，入射角和出射角為相對(duì)于透射型體積全息圖衍射光柵的激光入射面的法線形成的角度。這同樣適用于以下描述。
[0009]此外，根據(jù)本公開(kāi)的第二模式，提供了一種色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備，其包括第一透射型體積全息圖衍射光柵和第二透射型體積全息圖衍射光柵。第一和第二透射型體積全息圖衍射光柵彼此相對(duì)設(shè)置，并且在每個(gè)第一和第二透射型體積全息圖衍射光柵內(nèi)，激光的入射角φ?η和一級(jí)衍射光的出射角大致相等。具體而言，關(guān)系表達(dá)式0.95≤Φ?η/Φ- ≤1.00 成立。
[0010]而且，根據(jù)本公開(kāi)的第三模式，提供了一種色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備，其包括透射型體積全息圖衍射光柵和反射鏡。激光的入射角Φ in和一級(jí)衍射光的出射角Φ—的和為90° ,或者在透射型體積全息圖衍射光柵內(nèi)，激光的入射角Φ in和一級(jí)衍射光的出射角Φ out大致相等。從半導(dǎo)體激光裝置發(fā)射的激光入射到透射型體積全息圖衍射光柵上以被衍射，然后作為所述一級(jí)衍射光出射，以碰上反射鏡。由反射鏡反射的一級(jí)衍射光再次入射到所述透射型體積全息圖衍射光柵上以被衍射，然后出射到系統(tǒng)的外部。
[0011]而且，根據(jù)本公開(kāi)第一模式的半導(dǎo)體激光設(shè)備組件包括模式同步半導(dǎo)體激光裝置以及根據(jù)本公開(kāi)第一模式的色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備，從所述模式同步半導(dǎo)體激光裝置中發(fā)射的激光入射到其上。
[0012]而且，根據(jù)本公開(kāi)第二模式的半導(dǎo)體激光設(shè)備組件包括:模式同步半導(dǎo)體激光裝置；第一色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備，從所述模式同步半導(dǎo)體激光裝置中發(fā)射的激光入射到其上；半導(dǎo)體光放大器，從所述第一色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備出射的激光入射到其上；以及第二色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備，從所述半導(dǎo)體光放大器出射的激光入射到其上。
[0013]在根據(jù)本公開(kāi)第一模式的色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備中，在每個(gè)透射型體積全息圖衍射光柵內(nèi)，激光的入射角Φ in和一級(jí)衍射光的出射角ΦΜ?的和為90°。在根據(jù)本公開(kāi)第二模式的色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備中，在每個(gè)透射型體積全息圖衍射光柵內(nèi)，激光的入射角Φ in和一級(jí)衍射光的出射角大致相等。在根據(jù)本公開(kāi)第三模式的色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備中，設(shè)置透射型體積全息圖衍射光柵和反射鏡。因此，能夠提供小型色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備，其通過(guò)高衍射效率實(shí)現(xiàn)高吞吐量并且任意地設(shè)置衍射角。結(jié)果，允許提高色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備的光學(xué)設(shè)計(jì)的靈活度。此外，有助于調(diào)節(jié)色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備的群速度色散值(色散補(bǔ)償量)。結(jié)果，允許提高構(gòu)成色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備的光學(xué)元件的布置的靈活度。
[0014]如附圖中所示，通過(guò)在下文中詳細(xì)描述其最佳實(shí)施方式，本公開(kāi)的這些和其他目標(biāo)、特征以及優(yōu)點(diǎn)更加顯而易見(jiàn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】[0015]圖1為第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體激光設(shè)備組件的概念圖；
[0016]圖2A和圖2B分別為透射型體積全息圖衍射光柵的示意性局部剖視圖和示出第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體激光設(shè)備組件內(nèi)的啁啾現(xiàn)象的略圖；
[0017]圖3A和圖3B分別為第二和第三實(shí)施方式的色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備的概念圖；
[0018]圖4A和圖4B分別為第四實(shí)施方式及其變型例的色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備的概念圖；
[0019]圖5A和圖5B分別為用于描述在色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備內(nèi)可能造成的問(wèn)題的色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備的概念圖以及第五實(shí)施方式的色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備的概念圖；
[0020]圖6為第六實(shí)施方式的半導(dǎo)體激光設(shè)備組件的概念圖；
[0021]圖7A和圖7B為第七實(shí)施方式的色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備的概念圖；
[0022]圖8A和圖SB為第八實(shí)施方式的色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備的波長(zhǎng)選擇單元的概念圖；
[0023]圖9為沿著第一實(shí)施方式中模式同步半導(dǎo)體激光裝置的諧振器延伸的方向的示意性端面圖；
[0024]圖10為沿著與第一實(shí)施方式的模式同步半導(dǎo)體激光裝置的諧振器延伸的方向垂直的方向的示意性剖視圖；
[0025]圖11為沿著第一實(shí)施方式的模式同步半導(dǎo)體激光裝置的變型例的諧振器延伸的方向的示意性端面圖；
[0026]圖12為沿著第一實(shí)施方式的模式同步半導(dǎo)體激光裝置的另一變型例的諧振器延伸的方向的示意性端面圖；
[0027]圖13為在從上面觀看時(shí)，第一實(shí)施方式的模式同步半導(dǎo)體激光裝置的又一變型例的脊?fàn)顥l紋結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0028]圖14為示出在透射型體積全息圖衍射光柵內(nèi)空間色散相對(duì)于一級(jí)衍射光的出射角(衍射角)小_的依賴性(1(^_/(1入的曲線圖；
[0029]圖15為示出計(jì)算公式(12)中取決于折射率調(diào)制度Λ η的項(xiàng)sin2的結(jié)果的曲線圖；
[0030]圖16為示出在固定衍射光柵部件的厚度L、折射率調(diào)制度Λ η、以及構(gòu)成色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備的波長(zhǎng)λ的情況下，改變?nèi)肷涔獾墓庾V寬度時(shí)衍射效率η的改變的曲線圖；
[0031]圖17Α和圖17Β為用于描述制造第一實(shí)施方式的模式同步半導(dǎo)體激光裝置的方法的基板等的示意性局部剖視圖；
[0032]圖18Α和圖18Β為繼圖17Β之后的用于描述制造第一實(shí)施方式的模式同步半導(dǎo)體激光裝置的方法的基板等等的示意性局部剖視圖；
[0033]圖19為繼圖18Β之后的用于描述制造第一實(shí)施方式的模式同步半導(dǎo)體激光裝置的方法的基板等的示意性局部端面圖；以及
[0034]圖20為包括兩個(gè)刻入式衍射光柵的普通色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備的概念圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]在后文中，參照視圖，根據(jù)實(shí)施方式描述本公開(kāi)。然而，本公開(kāi)不限于這些實(shí)施方式，并且這些實(shí)施方式中的各種數(shù)值和材料用于進(jìn)行示例的目的。要注意的是，按照以下順序進(jìn)行描述。
[0036]1、描述根據(jù)本公開(kāi)第一到第三模式的色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備以及根據(jù)本公開(kāi)第一和第二模式的半導(dǎo)體激光設(shè)備組件的各個(gè)方面
[0037]2、第一實(shí)施方式(根據(jù)本公開(kāi)第一模式的色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備以及根據(jù)本公開(kāi)第一和第二模式的半導(dǎo)體激光設(shè)備組件)
[0038]3、第二實(shí)施方式(第一實(shí)施方式的變型例)
[0039]4、第三實(shí)施方式(第一實(shí)施方式的另一變型例)
[0040]5、第四實(shí)施方式(第一實(shí)施方式的又一變型例)
[0041]6、第五實(shí)施方式(第一、第二以及第四實(shí)施方式的變型例)
[0042]7、第六實(shí)施方式(根據(jù)本公開(kāi)第二模式的色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備)
[0043]8、第七實(shí)施方式(根據(jù)本公開(kāi)第三模式的色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備)
[0044]9、第八實(shí)施方式(第一到第七實(shí)施方式的變型例)
[0045]10、第九實(shí)施方式(第一到第八實(shí)施方式的變型例)
[0046](描述根據(jù)本公開(kāi)第一到第三模式的色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備以及根據(jù)本公開(kāi)第一和第二模式的半導(dǎo)體激光設(shè)備組件的各個(gè)方面)
[0047]根據(jù)本公開(kāi)第一或第二模式的色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備以及根據(jù)本公開(kāi)第一模式的半導(dǎo)體激光設(shè)備組件的根據(jù)本公開(kāi)第一或第二模式的色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備必要時(shí)統(tǒng)稱為“本公開(kāi)的色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備等等”。
[0048]在根據(jù)本公開(kāi)第一模式的色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備中，從通過(guò)透射型體積全息圖衍射光柵增大角色散的角度來(lái)看，在從半導(dǎo)體激光裝置發(fā)射的激光所入射的第一透射型體積全息圖衍射光柵內(nèi)，一級(jí)衍射光的出射角理想地大于激光的入射角Φ?η。在這種情況下，在從第一透射型體積全息圖衍射光柵中發(fā)射的一級(jí)衍射光所入射的第二透射型體積全息圖衍射光柵內(nèi)，一級(jí)衍射光的出射角可小于激光的入射角Φ?η。要注意的是，在第一透射型體積全息圖衍射光柵內(nèi)激光的入射角Φ in和在第二透射型體積全息圖衍射光柵內(nèi)一級(jí)衍射光的出射角(衍射角)Φ out理想地相等，并且在第一透射型體積全息圖衍射光柵內(nèi)的一級(jí)衍射光的出射角(衍射角)和在第二透射型體積全息圖衍射光柵內(nèi)的一級(jí)衍射光的入射角Φ?η理想地相等。這同樣適用于本公開(kāi)(A)到(E)的色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備等等，在后文中會(huì)進(jìn)行描述。
[0049]此外，在根據(jù)本公開(kāi)的第二模式的色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備中，從有助于調(diào)節(jié)色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備內(nèi)的群速度色散值(色散補(bǔ)償量)的角度來(lái)看，激光的入射角Φ?η和一級(jí)衍射光的出射角的和理想地為90°。
[0050]而且，在包括以上期望配置的本公開(kāi)的色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備等等中，激光可入射在第一透射型體積全息圖衍射光柵上并且作為一級(jí)衍射光出射。而且，激光可入射在第二透射型體積全息圖衍射光柵上，以被衍射并作為一級(jí)衍射光出射到系統(tǒng)的外面。為了方便起見(jiàn)，以上形式稱為“本公開(kāi)的色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備等(Α)”。從有助于`將色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備設(shè)置和插入現(xiàn)有光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)的角度來(lái)看，入射到第一透射型體積全息圖衍射光柵上的激光和從第二透射型體積全息圖衍射光柵中出射的激光理想地幾乎彼此平行(即，從第一透射型體積全息圖衍射光柵出射的激光理想地平行，從而允許入射到第二透射型體積全息圖衍射光柵上)。這同樣適用于本公開(kāi)的色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備等(B)、(C)、以及(D)，在后文中會(huì)進(jìn)行描述。
[0051]在本公開(kāi)的色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備等(A)內(nèi)，可進(jìn)一步設(shè)置彼此平行的第一和第二反射鏡，并且從第二透射型體積全息圖衍射光柵發(fā)射的激光可撞上第一反射鏡以被反射，然后撞上第二反射鏡以被反射。為了方便起見(jiàn)，以上形式稱為“本公開(kāi)的色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備等等(B)”。而且，第二反射鏡所反射的激光可幾乎位于攝入第一透射型體積全息圖衍射光柵的激光的延長(zhǎng)線上，或者射入第一透射型體積全息圖衍射光柵的激光和從第二透射型體積全息圖衍射光柵出射的激光可彼此平行。因此，有助于將色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備設(shè)置和插入現(xiàn)有光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)。本公開(kāi)的色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備等(B)為單路徑型色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備。在本文中，措辭“由第二反射鏡反射的激光可幾乎位于”表示，第二反射鏡的中心位于入射到第一透射型體積全息圖衍射光柵上的激光脈沖的光譜的波長(zhǎng)中心所衍射的角度的延長(zhǎng)線上。
[0052]此外，在本公開(kāi)的色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備等(A)內(nèi)，可進(jìn)一步設(shè)置第一和第二反射鏡，并且從第一透射型體積全息圖衍射光柵出射的激光可撞上第一反射鏡以被反射，撞上第二反射鏡以被反射，并且入射到第二透射型體積全息圖衍射光柵上。為了方便起見(jiàn)，以上形式稱為“本公開(kāi)的色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備等(C)”。本公開(kāi)的色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備等(C)為單路徑型色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備。要注意的是，從調(diào)節(jié)群速度色散值(色散補(bǔ)償量)的角度來(lái)看，聚光單元(透鏡)理想地設(shè)置在第一透射型體積全息圖衍射光柵和第一反射鏡之間，并且聚光單元(透鏡)理想地設(shè)置在第二反射鏡和第二透射型體積全息圖衍射光柵之間。
[0053]此外，在包括以上期望配置的本公開(kāi)的色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備等中，第一透射型體積全息圖衍射光柵可設(shè)置在基板的第一表面上，并且第二透射型體積全息圖衍射光柵可設(shè)置在基板的第二表面上，第二表面與第一表面相對(duì)。為了方便起見(jiàn)，以上形式稱為“本公開(kāi)的色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備等(D)”。本公開(kāi)的色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備等(D)為單路徑型色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備?；宓膶?shí)例可包括玻璃，其包括諸如石英玻璃的光學(xué)玻璃，BK7以及塑料材料(例如，PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯)、聚碳酸酯樹(shù)脂、基于丙烯酸的樹(shù)脂、基于非晶形聚丙烯的樹(shù)脂、包含AS樹(shù)脂的基于苯乙烯的樹(shù)脂)。
[0054]此外，在包括以上理想配置的本公開(kāi)的色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備等中，可進(jìn)一步設(shè)置反射鏡，并且激光可入射到第一透射型體積全息圖衍射光柵上，以被衍射，然后作為一級(jí)衍射光出射。而且，激光可入射到第二透射型體積全息圖衍射光柵上以被衍射，然后作為一級(jí)衍射光出射，撞上反射鏡。反射鏡所反射的激光可再次入射到第二透射型體積全息圖衍射光柵上以被衍射，然后作為一級(jí)衍射光出射。而且，激光可再次入射到第一透射型體積全息圖衍射光柵上，以被衍射然后出射到系統(tǒng)的外面。為了方便起見(jiàn)，以上形式稱為“本公開(kāi)的色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備等(E)”。本公開(kāi)的色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備等(E)為雙路徑型色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備。
[0055]在包括上述各種期望配置和形式的本公開(kāi)的每個(gè)色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備等等中，可通過(guò)改變這兩個(gè)透射型體積全息圖衍射光柵之間的距離(包括光學(xué)距離)而改變?nèi)核俣壬⒅?色散補(bǔ)償量)。在本文中，在本公開(kāi)的色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備等(D)內(nèi)，為了改變這兩個(gè)透射型體積全息圖衍射光柵之間的距離，僅期望改變基板的厚度。然而，群速度色散值(色散補(bǔ)償量)實(shí)際上為固定值。此外，在本公開(kāi)的色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備等(E)內(nèi)，第二透射型體積全息圖衍射光柵和反射鏡之間的距離可改變。而且，在根據(jù)本公開(kāi)的第三模式的色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備內(nèi)，可通過(guò)改變透射型體積全息圖衍射光柵和反射鏡之間的距離而改變?nèi)核俣壬⒅?色散補(bǔ)償量)。為了改變?cè)摼嚯x，僅僅期望使用已知的移動(dòng)單元。期望的群速度色散值取決于從模式同步半導(dǎo)體激光組件出射的激光脈沖的特征。而且，激光脈沖的特征基于模式同步半導(dǎo)體激光裝置的配置和結(jié)構(gòu)、半導(dǎo)體激光設(shè)備組件的配置、結(jié)構(gòu)以及驅(qū)動(dòng)方法(例如，施加到載波植入?yún)^(qū)域(增益區(qū)域)的電流量、施加到可飽和吸收區(qū)域(載波非植入?yún)^(qū)域)的反向偏壓、驅(qū)動(dòng)溫度)等完全確定，并且基于群速度色散值(色散補(bǔ)償量)，這些特征可能造成向上啁啾現(xiàn)象(在該現(xiàn)象中，在脈沖持續(xù)時(shí)間內(nèi)，波長(zhǎng)從長(zhǎng)波變成短波(即，頻率增大))和向下啁啾現(xiàn)象(在該現(xiàn)象中，在脈沖持續(xù)時(shí)間內(nèi)，波長(zhǎng)從短波變成長(zhǎng)波(即，頻率減小))。要注意的是，無(wú)啁啾表示波長(zhǎng)在脈沖的持續(xù)時(shí)間內(nèi)未改變的現(xiàn)象(頻率未改變的現(xiàn)象)。而且，通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備的群速度色散值的值，可延長(zhǎng)/壓縮激光的脈沖時(shí)間寬度。具體而言，如果群速度色散值的值相對(duì)于表示上啁啾現(xiàn)象的激光脈沖設(shè)為正值或負(fù)值，那么可延長(zhǎng)/壓縮激光的脈沖時(shí)間寬度。此外，如果群速度色散值的值相對(duì)于表示下啁啾現(xiàn)象的激光脈沖設(shè)為正值或負(fù)值，那么可壓縮/延長(zhǎng)激光的脈沖時(shí)間寬度。在透射型體積全息圖衍射光柵所衍射和出射的一級(jí)衍射光中，長(zhǎng)波長(zhǎng)元件的光路長(zhǎng)度與短波長(zhǎng)元件的光路長(zhǎng)度不同。而且，如果長(zhǎng)波長(zhǎng)元件的光路比短波長(zhǎng)元件的光路更長(zhǎng)，那么形成負(fù)群速度色散值。換言之，將群速度色散值設(shè)置為負(fù)值。另一方面，如果長(zhǎng)波長(zhǎng)元件的光路比短波長(zhǎng)元件的光路更短，那么形成正群速度色散值。換言之，將群速度色散值設(shè)為正值。因此，為了實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)波長(zhǎng)元件的光路長(zhǎng)度和短波長(zhǎng)元件的光路長(zhǎng)度，僅僅期望設(shè)置光學(xué)部件。
[0056]在表格I中顯示上啁啾現(xiàn)象等和群速度色散值之間的關(guān)系，作為一個(gè)實(shí)例。要注意的是，在表格I中，具有上啁啾現(xiàn)象的激光由“上啁啾激光”表示，具有下啁啾現(xiàn)象的激光由“下啁啾激光”表示，并且沒(méi)有啁啾的激光由“無(wú)啁啾激光”表示。
[0057]表格I
【權(quán)利要求】
1.一種色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備，包括: 第一透射型體積全息圖衍射光柵；以及 第二透射型體積全息圖衍射光柵，其中 所述第一透射型體積全息圖衍射光柵和所述第二透射型體積全息圖衍射光柵彼此相對(duì)設(shè)置，以及 在每個(gè)所述第一透射型體積全息圖衍射光柵和所述第二透射型體積全息圖衍射光柵內(nèi)，激光的入射角和一級(jí)衍射光的出射角的和為90°。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備，其中 在從半導(dǎo)體激光裝置出射的激光所入射的所述第一透射型體積全息圖衍射光柵內(nèi)，所述一級(jí)衍射光的所述出射角大于所述激光的所述入射角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備，其中 所述激光入射到所述第一透射型體積全息圖衍射光柵上以被被衍射，然后作為所述一級(jí)衍射光出射， 進(jìn)而，所述激光入射到所述第二透射型體積全息圖衍射光柵上以被衍射，然后作為所述一級(jí)衍射光出射到系統(tǒng)的外部。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備，進(jìn)一步包括: 第一反射鏡；以及 第二反射鏡，其中 所述第一反射鏡和所述第二反射鏡彼此平行設(shè)置，以及 從所述第二透射型體積全息圖衍射光柵出射的激光碰上第一反射鏡以被反射，然后又碰上第二反射鏡以被反射。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備，其中 由所述第二反射鏡反射的激光大致位于射入所述第一透射型體積全息圖衍射光柵的激光的延長(zhǎng)線上。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備，進(jìn)一步包括: 第一反射鏡；以及 第二反射鏡，其中 從所述第一透射型體積全息圖衍射光柵出射的激光碰上第一反射鏡以被反射，并且然后，所述激光又碰上所述第二反射鏡以被反射，之后入射到所述第二透射型體積全息圖衍射光柵上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備，其中 所述第一透射型體積全息圖衍射光柵設(shè)置在基板的第一表面上，以及所述第二透射型體積全息圖衍射光柵設(shè)置在所述基板的第二表面上，所述第二表面與所述第一表面相對(duì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備，進(jìn)一步包括: 反射鏡，其中 所述激光入射到所述第一透射型體積全息圖衍射光柵上以被衍射，然后作為所述一級(jí)衍射光出射， 進(jìn)而，所述激光入射到所述第二透射型體積全息圖衍射光柵上以被衍射，然后作為所述一級(jí)衍射光出射，碰上所述反射鏡， 被所述反射鏡反射的激光再次入射到所述第二透射型體積全息圖衍射光柵上以被衍射，然后作為所述一級(jí)衍射光出射，以及 所述激光被再次入射到所述第一透射型體積全息圖衍射光柵上以被衍射，然后出射到系統(tǒng)的外部。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備，其中 通過(guò)改變這兩個(gè)透射型體積全息圖衍射光柵之間距離而改變?nèi)核俣壬⒅怠?br> 10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備，其中 發(fā)射所述激光的半導(dǎo)體激光裝置包括模式同步半導(dǎo)體激光裝置。
11.一種色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備，包括: 第一透射型體積全息圖衍射光柵；以及 第二透射型體積全息圖衍射光柵，其中 所述第一透射型體積全息圖衍射光柵和所述第二透射型體積全息圖衍射光柵彼此相對(duì)設(shè)置，以及 在每個(gè)所述第一透射型體積全息圖衍射光柵和所述第二透射型體積全息圖衍射光柵內(nèi)，激光的入射角和一級(jí)衍射光的出射角大致相等。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備，其中 所述激光的所述入射角和所述一`級(jí)衍射光的所述出射角的和為90°。
13.一種色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備，包括: 透射型體積全息圖衍射光柵；以及 反射鏡，其中 在所述透射型體積全息圖衍射光柵內(nèi)，激光的入射角和一級(jí)衍射光的出射角的和為90°，或者所述激光的所述入射角和所述一級(jí)衍射光的出射角大致相等， 從半導(dǎo)體激光裝置發(fā)射的所述激光入射到所述透射型體積全息圖衍射光柵上以被衍射，然后作為所述一級(jí)衍射光出射，碰上所述反射鏡，被所述反射鏡反射的所述一級(jí)衍射光再次入射到所述透射型體積全息圖衍射光柵上以被衍射，并出射到系統(tǒng)的外部。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備，其中 通過(guò)改變這兩個(gè)透射型體積全息圖衍射光柵之間距離而改變?nèi)核俣壬⒅怠?br> 15.一種半導(dǎo)體激光設(shè)備組件，包括: 模式同步半導(dǎo)體激光裝置；以及 從所述模式同步半導(dǎo)體激光裝置發(fā)射的激光射入的、根據(jù)權(quán)利要求1所述的色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體激光設(shè)備組件，其中 所述模式同步半導(dǎo)體激光裝置具有可飽和吸收區(qū)域。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體激光設(shè)備組件，其中 所述模式同步半導(dǎo)體激光裝置具有層壓結(jié)構(gòu)體，在所述層壓結(jié)構(gòu)體內(nèi)，由GaN基化合物半導(dǎo)體形成的并且具有第一導(dǎo)電類型的第一化合物半導(dǎo)體層、由GaN基化合物半導(dǎo)體形成的第三化合物半導(dǎo)體層以及由GaN基化合物半導(dǎo)體形成的并且具有與所述第一導(dǎo)電類型不同的第二導(dǎo)電類型的第二化合物半導(dǎo)體層依次層壓。
18.一種半導(dǎo)體激光設(shè)備組件，包括: 模式同步半導(dǎo)體激光裝置； 第一色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備，從所述模式同步半導(dǎo)體激光裝置發(fā)射的激光入射到所述第一色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備上； 半導(dǎo)體光放大器，從所述第一色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備出射的激光入射到所述半導(dǎo)體光放大器上；以及 第二色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備，從所述半導(dǎo)體光放大器出射的激光入射到所述第二色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備上。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的半導(dǎo)體激光設(shè)備組件，其中 所述第一色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的半導(dǎo)體激光設(shè)備組件，其中 所述第二色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的色散補(bǔ)償光學(xué)設(shè)備。
【文檔編號(hào)】G02B27/44GK103515839SQ201310244679
【公開(kāi)日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月26日
【發(fā)明者】河野俊介, 倉(cāng)本大, 齊藤公博, 小林誠(chéng)司 申請(qǐng)人:索尼公司