專利名稱：一種多波長輸出的激光器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及激光器領域，尤其涉及一種實現(xiàn)多波長輸出的激光器。
背景技術：
波長可調諧激光器可任意控制信道波長，方便準確地控制頻道間隔，是光 通信網(wǎng)絡系統(tǒng)的關4建器件?？烧{諧激光器的出現(xiàn)，可以減少系統(tǒng)中光源備用的 數(shù)量和規(guī)格，易于形成標準化的通信系統(tǒng)，使系統(tǒng)的運營成本和維護費用可以 大幅度降低。如果釆用可調諧激光器，就不再需要每一波長用一個激光器，比
如，采用能調諧8個以上波長的激光器，在一個32波長的波分復用系統(tǒng)中，就可 以把激光器的數(shù)量從32個減至4個。
在寬帶激光器中，常通過調節(jié)標準具、調節(jié)光柵轉動角度、調節(jié)腔長或雙 折射濾波元件選擇所需波長，亦通過調整光柵不同衍射角使雙波長同時振蕩。
實用新型內(nèi)容
本實用新型采用另一種結構簡單的方式，其是采用色散光學元件和同一組 激光增益介質，利用色散光學元件不同波長色散角不同的特點與多組激光腔鏡 構成多組獨立輸出不同波長的激光腔，同時加入可調光闌自由選擇所需的波長 產(chǎn)生激光腔振蕩?？蓪崿F(xiàn)多個可調諧的波長輸出。本實用新型的具體技術方案 是
本實用新型的多波長輸出的激光器，包括前腔鏡、激光增益介質、插入于 諧振腔內(nèi)的功能性光學元件和后腔鏡，所述的激光增益介質后的光路上設置色 散元件組，將光束空間分散為多路不同波長的光路，其后還設置可調活動光闌， 對多路光路進行單路選擇，所述的后腔鏡為多個，對應設置于所述的可調活動 光闌的各光路上。進一步的，所述的激光增益介質是具有一定增益帶寬或多波長能級的半導
體激光增益介質、固體激光增益介質、液體增益介質或氣體激光增益介質；所 述的功能性光學元件可以是調Q光學元件；每個所述的后腔鏡前還設置有輔助 光學元件。
更進一步的，所述的輔助光學元件可以是標準具。
進一步的，所述的激光器的輸出光可以從共同的前腔鏡一端輸出激光，亦 可以在諧振腔內(nèi)插入部分反射鏡得到輸出光，亦可以每個獨立后腔鏡輸出。
進一步的，所述的色散元件組是一個光柵。
或者，所述的色散元件組是光柵組，所述的光柵組是兩個相同的光柵對稱 放置，使第一片光柵色散通過第二片光柵后光變?yōu)槠叫小?br> 或者，所述的色散元件組是色散棱鏡組，所述的色散棱鏡組是多個色散棱 鏡、大焦距柱面透鏡和小焦距柱面透鏡，所述的色散棱鏡改變光束方向并將產(chǎn) 生色散，所述的大焦距柱面透鏡和小焦距柱面透鏡將光束的色散擴大。
進一步的，所述的可調活動光闌是MEMS陣列構成機械式光路開關。所述 的MEMS陣列可以是兩排間隔MEMS陣列，分別倒向相反方向，從而獲得小尺 寸光闌。采用有一定狹縫寬度的光闌連續(xù)可調其空間位置，可獲得波長連續(xù)可 調的激光輸出，調節(jié)狹縫寬度可使輸出光線寬有一定調節(jié)范圍。
或者，所述的可調活動光闌是帶一個通光孔的機械式平移光闌。
或者，所述的可調活動光闌是帶多個光孔的轉動式光闌。
或者，所述的可調活動光闌是通過液晶、磁光產(chǎn)生的光路開關。 本實用新型采用如上技術方案，通過一種結構簡單合理的方式實現(xiàn)了多波 長的激光輸出。

圖l是本實用新型的第一實施例的示意圖； 圖2 (a)是本實用新型的第一種可調活動光闌示意圖； 圖2 (b)是本實用新型的第二種可調活動光闌示意圖； 圖2 (c)是本實用新型的第三種可調活動光闌示意圖； 圖3是本實用新型的第二實施例的示意圖； 圖4是本實用新型的第三實施例的示意圖； 圖5是本實用新型的第四實施例的示意圖； 圖6是本實用新型的第五實施例的示意圖； 圖7是本實用新型的第六實施例的示意圖； 圖8是本實用新型的第七實施例的示意圖； 圖9是本實用新型的第八實施例的示意圖。
具體實施方式

現(xiàn)結合附圖說明和具體實施方式
對本實用新型進一步說明。
本實用新型主要原理是采用色散光學元件如衍射光柵， 一組激光增益介質，
利用色散元件不同波長色散角不同的特點與多組激光腔鏡構成多組獨立輸出不
同波長的激光腔，同時加入可調光闌自由選擇所需的波長產(chǎn)生激光腔振蕩。
參閱圖l所示，其中101為激光增益介質，102為輸出腔鏡，103為衍射光 柵，104為可活動的光闌，1051、 1052、 1053、……105n為n組激光腔鏡,1061、
1062、 1063.......106n為n組光學元件組，它可為標準具等各種所需的腔內(nèi)光
學元件。本實用新型的工作原理是利用衍射光對冊103對不同波長衍射角不同
的特點，采用多個腔鏡1051、 1052、 1053.......105n和選擇性的可活動的光闌
104構成多個獨立的產(chǎn)生不同波長的激光諧振腔；可活動的光闌104的通光孔可 使其中一個激光腔產(chǎn)生激光振蕩，這樣移動可活動的光闌104位移可使所需波長5Iby空產(chǎn)生振蕩。107亦為插AI空內(nèi)所需的功能性光學元件，Vi周Q晶體、擴束棱鏡、望 遠鏡等。
圖1中，激光增益介質101、腔鏡102、衍射光4冊103、可活動的光闌104、 腔鏡1051、輔助光學元件1061、功能l"生光學元件107構成產(chǎn)生波長入1的激光腔， 其中可活動的光闌104通光孔移到該激光腔通光位置，而阻斷其它激光波長產(chǎn) 生振蕩，功能性光學元件107可作為產(chǎn)生所需性能，如調Q晶體等；輔助光學元 件1061可為標準具等光學元件。同樣，當可活動的光闌104的通光孔移到激光 增益介質101、腔鏡102、衍射光柵103、功能性光學元件107、輔助光學元件1062、 腔鏡1052構成激光腔通光通道，則產(chǎn)生波長入2的激光輸出，同理，只要移動 可活動的光闌104的通光孔所在位置，則可獲得所需腔的激光輸出波長。
其中，激光增益介質101可以是半導體激光增益介質，固體激光增益介質， 如激光晶體，玻璃，陶瓷，光纖激光增益介質，液體和氣體激光增益介質等所 有具有一定增益帶寬或多波長能級激光增益介質。
可活動的光闌104可以有多種形式，如圖2所示。圖2 (a)為一個MEMS
陣列1041、 1042、 1043、 1044.......104n構成機械式光路開關，每個腔有一個
MEMS擋在腔中，當其中一個MEMS移開光路即可產(chǎn)生所需波長；圖2(b)為 長條形帶一個光孔的光闌，通過機械式平移即可；圖2 (c)為轉動式光闌。 Ai,A2…An為產(chǎn)生H..、的出光中心位置。事實上，通過液晶、磁光產(chǎn)生的 光路開關功能陣列均可作為本實用新型的光開關式光闌。
本實用新型的輸出光可以從共同腔鏡一端輸出，亦可以在腔內(nèi)插入部分反 射鏡，如同3所示。和圖1所述的一致，101為激光增益介質，102為輸出腔 鏡，107為插/J空內(nèi)所需的功能l"生光學元件，103為衍射光柵104為可活動的光闌，
1051、 1052、 1053.......105n為n組激光腔鏡，不同的是108為部分反射率輸
出腔鏡，這將產(chǎn)生兩個方向上輸出光。這特別適用于外腔式半導體激光器。本 實用新型亦可作非公共端腔輸出，只是每個激光器輸出方向不一樣，適用有些 不方便。
本實用新型的優(yōu)點是①避免采用復雜調節(jié)結構調節(jié)波長，可采用最簡單 方式實現(xiàn)波長快速穩(wěn)定調節(jié)。②可以獲得高重復性、波長值準確的激光輸出。 由于各通道激光可以預先調節(jié)并測量其波長值，而光闌切換并不影響激光參數(shù)，所以本實用新型可獲得高重復性已知波長的多波長激光輸出。
本實用新型可產(chǎn)生連續(xù)、準連續(xù)、調Q、腔內(nèi)倍頻輸出。本實用新型的一個
重要潛在應用是應用于光纖通訊中，由于ITU波長為固定等間隙波長值，本實 用新型原則上可制作幾十通道到幾百通道的ITU波長輸出，從而可制作低成本 測量激光器和光纖通訊激光器。本實用新型亦可用于不同能級產(chǎn)生不同波長激 光輸出，如Nd:YAG，可產(chǎn)生946m、 1062nm、 1064nm、 1319nm等，可多達十 幾個波長輸出。
為增加輸出波長數(shù)量和給腔鏡調節(jié)留下更多空間，可采用如圖4所示的結 構101為激光增益介質，102為輸出腔鏡，107為插A^空內(nèi)所需的功能性光學元件, 103為衍射光柵，104為可活動的光闌，1051、 1052、 1053、……105n為n組激 光腔鏡，1061、 1062、 1063、……106n為n組光學元件組，其中增加了 1091、
1092、 1093.......109n為轉向反射鏡或反射棱鏡，其Ad為轉向反射腔附近相鄰
光束之間的中心距離，AL為相鄰轉向反射鏡之間的距離。即通過提高AL/Ad的 值增大腔之間距離，使各腔鏡有足夠安裝空間。
本實用新型亦可通過圖5所示的腔結構獲得波長連續(xù)可調的激光輸出，101 為激光增益介質，102為輸出腔鏡，107為插A^空內(nèi)所需的功能性光學元件，104為 可活動的光闌；色^t/f衫il^用結構相同的光柵對稱放置，使第一片光柵203色 散通過第二片光柵204后各波長光變?yōu)橄嗷テ叫泄馐捎糜幸欢íM縫寬度的 光闌104連續(xù)可調光闌104空間所在的位置，則可實現(xiàn)連續(xù)輸出光，調節(jié)狹縫 寬度，可使輸出光線寬有一定調節(jié)范圍，206為腔鏡，其與腔鏡102—起構成諧 振腔的兩端面。
如圖6所示的第五實施例和圖5所示的第四實施例基本一樣，101為激光增 益介質，102為輸出腔鏡，107為插A^空內(nèi)所需的功能性光學元件，色^L^H錄用結 構相同的光柵對稱放置，使第一片光柵203色散通過第二片光柵204后各波長 光變?yōu)橄嗷テ叫泄馐徊捎肕EMS205可獲得固定波長光輸出，其中可采用兩 排間隔MEMS205,分別倒向相反方向，從而獲得小尺寸光闌，206為腔鏡，其 與腔鏡102 —起構成諧振腔的兩端面。
如圖7、圖8所示，本實用新型可利用轉動方向驅動光闌來回快速掃描波長， 這可建立10ms量級連續(xù)可調激光器掃描系統(tǒng)。101為激光增益介質，102為輸出腔鏡，107為插7a空內(nèi)所需的功能性光學元件，色^L件^L^用結構相同的光片冊對 稱放置，使第一片光柵203色散通過第二片光柵204后各波長光變?yōu)橄嗷テ叫?光束。如圖7所示的，采用驅動器2071驅動光闌104掃描激光器，其掃描速度 為10ms,如圖8所示的，采用馬達2072驅動連續(xù)轉動圓形多孔光闌208,其 L2>L1，若轉動速度為50轉/秒，光闌208上有20個光闌，則掃描頻率為50*20/ 秒，即1000/秒。206為腔鏡，其與腔鏡102—起構成諧振腔的兩端面。
如圖9所示的第八實施例，本實用新型可采用棱鏡對的色散作用和一對柱
面透鏡組，將激光分成一系列波長，通過反射鏡3071、 3072、……307n形成振
蕩腔，通過移動中央打有通孔的光闌209選擇所需的波長起振。305為長焦距的
柱面透鏡，焦距為fl, 3061、 3062、 ......306n是焦距為f2的短焦距柱面透鏡，
構成一組縮束透鏡，M'為柱面望遠鏡的壓縮倍數(shù)M'=fVf2。整個光路角色散
度為^ = i/'Xw.^i。因此，通過移動光闌209，可選擇不同波長光起振。 c/義 "
盡管結合優(yōu)選實施方案具體展示和介紹了本實用新型，但所屬領域的技術 人員應該明白，在不脫離所附權利要求書所限定的本實用新型的精神和范圍內(nèi)， 在形式上和細節(jié)上可以對本實用新型做出各種變化，均為本實用新型的保護范 圍。
權利要求1.一種多波長輸出的激光器，包括前腔鏡、激光增益介質、插入于諧振腔內(nèi)的功能性光學元件和后腔鏡，其特征在于所述的激光增益介質后的光路上設置色散元件組，將光束空間分散為多路不同波長的光路，其后還設置可調活動光闌，對多路光路進行單路選擇，所述的后腔鏡為多個，對應設置于所述的可調活動光闌的各光路上。
2. 如權利要求1所述的多波長輸出的激光器，其特征在于所述的激光增益介 質是具有一定增益帶寬或多波長能級的半導體激光增益介質、固體激光增益 介質、液體增益介質或氣體激光增益介質；所述的功能性光學元件可以是調 Q光學元件、擴^f菱鏡、望遠鏡每個所述的后腔鏡前還設置有輔助光學元件。
3. 如權利要求2所述的多波長輸出的激光器，其特征在于所述的輔助光學元 件可以是標準具。
4. 如權利要求1所述的多波長輸出的激光器，其特征在于所述的激光器的輸 出光可以從共同的前腔鏡一端輸出激光，亦可以在諧振腔內(nèi)插入部分反射鏡 得到輸出光，亦可以每個獨立后腔鏡輸出。
5. 如權利要求l-4任一所述的多波長輸出的激光器，其特征在于所述的色散 元件組是一個光柵。
6. 如權利要求l-4任一所述的多波長輸出的激光器，其特征在于所述的色散 元件組是光柵組，所述的光柵組是兩個相同的光柵對稱放置，使第一片光柵 色散通過第二片光柵后光變?yōu)槠叫小?br> 7. 如權利要求l-4任一所述的多波長輸出的激光器，其特征在于所述的色散 元件組是色散棱鏡組，所述的色散棱鏡組是多個色散棱鏡、大焦距柱面透鏡 和小焦距柱面透鏡，所述的色散棱鏡改變光束方向并將產(chǎn)生色散，所述的大焦距柱面透鏡和小焦距柱面透鏡將光束的色散擴大。
8. 如權利要求l-4任一所述的多波長輸出的激光器，其特征在于所述的可調 活動光闌是MEMS陣列構成機械式光路開關。
9. 如權利要求8所述的多波長輸出的激光器，其特征在于所述的MEMS陣 列是兩排間隔MEMS陣列，分別倒向相反方向。
10. 如權利要求l-4任一所述的多波長輸出的激光器，其特征在于所述的可調 活動光闌是帶一個通光孔的機械式平移光闌。
11. 如權利要求l-4任一所述的多波長輸出的激光器，其特征在于所述的可調 活動光闌是帶多個光孔的轉動式光闌。
12. 如權利要求l-4任一所述的多波長輸出的激光器，其特征在于所述的可調 活動光闌是通過液晶、磁光產(chǎn)生的光路開關。
專利摘要本實用新型涉及激光器領域，尤其涉及一種實現(xiàn)多波長輸出的激光器。本實用新型是采用色散光學元件和同一組激光增益介質，利用色散光學元件不同波長色散角不同的特點與多組激光腔鏡構成多組獨立輸出不同波長的激光腔，同時加入可調光闌自由選擇所需的波長產(chǎn)生激光腔振蕩?？蓪崿F(xiàn)多個可調諧的波長輸出。本實用新型采用如上技術方案，通過一種結構簡單合理的方式實現(xiàn)了多波長的激光輸出。
文檔編號H01S3/14GK201365066SQ20092013727
公開日2009年12月16日 申請日期2009年3月19日 優(yōu)先權日2009年3月19日
發(fā)明者凌吉武, 礪 吳, 英 邱, 陳衛(wèi)民, 陳燕平 申請人:福州高意通訊有限公司