一種用于拉曼光譜測(cè)量的半導(dǎo)體激光器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于拉曼光譜測(cè)量的半導(dǎo)體激光器，包括光功率穩(wěn)定系統(tǒng)、貓眼系統(tǒng)、第一干涉濾光片、第二干涉濾光片、第一準(zhǔn)直透鏡、錐形放大器、激光整形系統(tǒng)、底板和電流溫控模塊，貓眼系統(tǒng)、第一干涉濾光片、第二干涉濾光片、第一準(zhǔn)直透鏡、錐形放大器和激光整形系統(tǒng)依次安裝在底板上，電流溫控模塊與錐形放大器相連，錐形放大器后端面輸出的激光經(jīng)過(guò)激光整形系統(tǒng)后輸出圓形光斑。本發(fā)明的半導(dǎo)體激光器為線性腔結(jié)構(gòu)，可以獲得穩(wěn)定的大功率輸出。
【專利說(shuō)明】一種用于拉曼光譜測(cè)量的半導(dǎo)體激光器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體激光器，尤其是一種適用于拉曼光譜測(cè)量的半導(dǎo)體激光器。
【背景技術(shù)】
[0002]拉曼光譜技術(shù)是一種光散射技術(shù)，通過(guò)光和材料內(nèi)化學(xué)鍵的相互作用產(chǎn)生的光譜信號(hào)可以提供樣品化學(xué)結(jié)構(gòu)、相和形態(tài)、結(jié)晶度以及分子轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)的詳細(xì)信息，具有無(wú)需抽樣、靈敏度高、檢測(cè)范圍廣、干擾小等優(yōu)點(diǎn)，是一種有效的物質(zhì)結(jié)構(gòu)分析測(cè)試手段。拉曼散射是印度物理學(xué)家c.V.Raman于1928年發(fā)現(xiàn)的，與瑞利散射不同，拉曼散射是一種非彈性散射，當(dāng)單色光束入射光光子與分子相互作用時(shí)發(fā)生能量交換，光子不僅改變運(yùn)動(dòng)方向，同時(shí)將一部分能量傳遞給分子，或者分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能量傳遞給光子，從而改變了光子的頻率。拉曼散射分為斯托克斯散射和非斯托克斯散射，通常的拉曼實(shí)驗(yàn)檢測(cè)到的是斯托克斯散射，拉曼散射光和瑞利光散射光的頻率率之差稱為拉曼位移。拉曼位移與入射線頻率無(wú)關(guān)，而只與分子結(jié)構(gòu)有關(guān)，通過(guò)分析待測(cè)物質(zhì)的拉曼譜線數(shù)目、位移值的大小和譜帶的強(qiáng)度便可對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定性鑒別及定量分析。拉曼光譜技術(shù)最初的光源是聚焦的日光，后來(lái)使用汞弧燈，由于強(qiáng)度低及單色性差限制了拉曼光譜技術(shù)的發(fā)展，二十世紀(jì)60年代激光問(wèn)世并引入到拉曼光譜儀作為激發(fā)光源以后，隨著微弱信號(hào)檢測(cè)技術(shù)的提高和計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，拉曼光譜得到了迅速的發(fā)展，出現(xiàn)了很多新的拉曼光譜技術(shù)，已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用到了化學(xué)材料、石油化工、考古分析、醫(yī)學(xué)藥學(xué)、環(huán)境保護(hù)、地質(zhì)探測(cè)、食品質(zhì)檢、安檢防爆等領(lǐng)域。
[0003]從紫外、可見(jiàn)到紅外波長(zhǎng)范圍內(nèi)的窄線寬、高功率激光器都均可作為拉曼光譜技術(shù)的光源，波長(zhǎng)的選擇對(duì)測(cè)量的靈敏度、空間分辨率等有很大的影響，拉曼散射的強(qiáng)度與激光波長(zhǎng)的四次方成反比，因此，藍(lán)/綠可見(jiàn)光的的散射強(qiáng)度比近紅外激光要強(qiáng)15倍以上，另外空間分辨率由激光光斑的直徑?jīng)Q定，根據(jù)衍射極限的條件，短波長(zhǎng)光源要優(yōu)于長(zhǎng)波長(zhǎng)。對(duì)于本發(fā)明中所涉及的785nm的激光屬于近紅外激光，由于只有少數(shù)材料的吸收帶位于近紅外區(qū)，故這種激光可以有效地抑制熒光干擾，雖然其靈敏度較短波長(zhǎng)低，但可以通過(guò)表面增強(qiáng)拉曼光譜技術(shù)將拉曼信號(hào)的強(qiáng)度進(jìn)行有效地提高，另外由于近紅外激光的光子能量較低，不會(huì)引起對(duì)待測(cè)樣品的損傷及降解。目前常用的785nm波段的激光器大多為半導(dǎo)體激光器，其具有效率高、體積小、壽命長(zhǎng)、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，但大功率半導(dǎo)體激光器器件往往存在橫模特性差、光譜質(zhì)量差及波長(zhǎng)隨電流溫度變化大等問(wèn)題，所以如何克服上述問(wèn)題實(shí)現(xiàn)大功率、窄線寬、具有良好光斑質(zhì)量的半導(dǎo)體激光輸出成為了近年來(lái)的研究方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能夠在大功率的前提下光譜質(zhì)量好且波長(zhǎng)隨溫度變化小的激光器。
[0005]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種用于拉曼光譜測(cè)量的半導(dǎo)體激光器，包括光功率穩(wěn)定系統(tǒng)、貓眼系統(tǒng)、第一干涉濾光片、第二干涉濾光片、第一準(zhǔn)直透鏡、錐形放大器、激光整形系統(tǒng)、底板和電流溫控模塊，貓眼系統(tǒng)、第一干涉濾光片、第二干涉濾光片、第一準(zhǔn)直透鏡、錐形放大器和激光整形系統(tǒng)依次安裝在底板上，第二干涉濾光片與第一干涉濾光片的自由光譜范圍互不相同，錐形放大器前端面輸出的激光依次經(jīng)過(guò)第一準(zhǔn)直透鏡、第二干涉濾光片和第一干涉濾光片后進(jìn)入貓眼系統(tǒng)，貓眼系統(tǒng)允許高透射光通過(guò)，并將其余激光按原路反饋回錐形放大器中，光功率穩(wěn)定系統(tǒng)接收高透射光，并將光功率信號(hào)反饋至電流溫控模塊，電流溫控模塊與錐形放大器相連，錐形放大器后端面輸出的激光經(jīng)過(guò)激光整形系統(tǒng)后輸出圓形光斑，圓形光斑作為激光器的輸出。
[0006]采用第二干涉濾光片和第一干涉濾光片這兩個(gè)自由光譜范圍互不相同的干涉濾光片對(duì)錐形放大器輸出的光進(jìn)行選頻，只有同時(shí)滿足兩干涉濾光片干涉條件的特定波長(zhǎng)的光才具有高透過(guò)率，相對(duì)單個(gè)濾光片減少了由于多個(gè)縱模的競(jìng)爭(zhēng)引起的縱模變化的可能性，使得激光經(jīng)過(guò)兩個(gè)干涉濾光時(shí)進(jìn)行了自由光譜范圍差的調(diào)制，在保證干涉濾波片高精細(xì)度的同時(shí)進(jìn)一步提高了激光器的選頻特性，增強(qiáng)了激光器輸出的穩(wěn)定性；采用貓眼系統(tǒng)將選頻后的激光進(jìn)行反射，并允許高透射光通過(guò)，提高了激光器的抗振性能；采用光功率穩(wěn)定系統(tǒng)對(duì)通過(guò)的高透射光進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并向電流溫控模塊發(fā)送光功率信號(hào)，再由電流溫控模塊控制錐形放大器的電流，從而實(shí)現(xiàn)錐形放大器的穩(wěn)定輸出。
[0007]作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定方案，光功率穩(wěn)定系統(tǒng)包括探測(cè)器和反饋控制系統(tǒng)，探測(cè)器接收高透射光，反饋控制系統(tǒng)將光功率信號(hào)反饋至電流溫控模塊。采用探測(cè)器接收高透射光，在通過(guò)反饋控制系統(tǒng)將光功率信號(hào)反饋至電流溫控模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)錐形放大器發(fā)射功率的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定方案，貓眼系統(tǒng)包括第二準(zhǔn)直透鏡和高反射鏡，高反射鏡位于第二準(zhǔn)直透鏡的焦點(diǎn)上，第二準(zhǔn)直透鏡對(duì)進(jìn)入的激光進(jìn)行準(zhǔn)直后投射到高反射鏡上，高反射鏡允許高透射光通過(guò)，并反射其余激光。采用第二準(zhǔn)直透鏡和高反射鏡構(gòu)成貓眼系統(tǒng)，對(duì)入射激光進(jìn)行貓眼效應(yīng)處理，提高了激光器的抗振性能。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定方案，激光整形系統(tǒng)包括非球面透鏡和柱透鏡，非球面透鏡對(duì)快軸方向的激光進(jìn)行準(zhǔn)直，柱透鏡對(duì)慢軸方向的光進(jìn)行準(zhǔn)直和像散補(bǔ)償。由于錐形放大器在快軸及慢軸方向的出射位置及發(fā)散角不同，而一個(gè)非球面透鏡不能同時(shí)將兩個(gè)方向的光進(jìn)行準(zhǔn)直，所以采用非球面透鏡對(duì)快軸方向的激光進(jìn)行準(zhǔn)直，采用柱透鏡對(duì)慢軸方向的光進(jìn)行準(zhǔn)直和像散補(bǔ)償，以得到圓形高斯光斑作為激光器的輸出。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)方案，底板上設(shè)有制冷模塊，制冷模塊與電流溫控模塊相連。采用在底板上設(shè)有制冷模塊，并將制冷模塊與電流溫控模塊相連，通過(guò)電流溫控模塊對(duì)制冷模塊進(jìn)行自動(dòng)控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)底板上的設(shè)備進(jìn)行溫度控制，進(jìn)一步提高了激光器輸出的穩(wěn)定性。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)方案，錐形放大器上還設(shè)有半導(dǎo)體制冷器，半導(dǎo)體制冷器上設(shè)有熱敏電阻，熱敏電阻和半導(dǎo)體制冷器都與電流溫控模塊相連。采用熱敏電阻對(duì)錐形放大器的溫度進(jìn)行采集，在由電流溫控模塊控制半導(dǎo)體制冷器的溫度，從而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)錐形放大器的溫度控制，進(jìn)一步提高了激光器輸出的穩(wěn)定性。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定方案，第一干涉濾光片與第二干涉濾光片的厚度相差
0.1?0.0lmm0采用兩個(gè)厚度不同的第一干涉濾光片和第二干涉濾光片來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的自由光譜范圍，只有同時(shí)滿足兩干涉濾光片干涉條件的特定波長(zhǎng)的光才具有高透過(guò)率，使得激光經(jīng)過(guò)兩個(gè)干涉濾光時(shí)進(jìn)行了自由光譜范圍差的調(diào)制，在保證干涉濾波片高精細(xì)度的同時(shí)進(jìn)一步提聞了激光器的選頻特性。
[0013]作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定方案，第一干涉濾光片與第二干涉濾光片的通光方向上存在一個(gè)夾角。采用兩個(gè)在通光方向上存在一個(gè)夾角的第一干涉濾光片和第二干涉濾光片來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的自由光譜范圍，只有同時(shí)滿足兩干涉濾光片干涉條件的特定波長(zhǎng)的光才具有高透過(guò)率，使得激光經(jīng)過(guò)兩個(gè)干涉濾光時(shí)進(jìn)行了自由光譜范圍差的調(diào)制，在保證干涉濾波片高精細(xì)度的同時(shí)進(jìn)一步提高了激光器的選頻特性。
[0014]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)方案，錐形放大器的前端面上設(shè)有增透膜，后端面上設(shè)有高反射膜。采用在錐形放大器的前端面上設(shè)置增透膜，后端面上設(shè)置高反射膜，提高了錐形放大器前端面的的透射性能和后端面的反射性能。
[0015]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)方案，第一干涉濾光片和第二干涉濾光片的前后端面上均設(shè)有高反射膜。采用在第一干涉濾光片和第二干涉濾光片的前后端面上設(shè)置高反射膜，提聞干涉濾光片的聞精細(xì)度濾波。
[0016]本發(fā)明的有益效果在于:(I)采用兩個(gè)自由光譜范圍不同的第二干涉濾光片和第一干涉濾光片對(duì)錐形放大器輸出的光進(jìn)行選頻，保證干涉濾波片高精細(xì)度的同時(shí)進(jìn)一步提高了激光器的選頻特性，增強(qiáng)了激光器輸出的穩(wěn)定性；(2)采用貓眼系統(tǒng)提高了激光器的抗振性能；(3)采用光功率穩(wěn)定系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，實(shí)現(xiàn)了錐形放大器的穩(wěn)定輸出；
(4)采用制冷模塊對(duì)底板上的設(shè)備進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，進(jìn)一步提高了激光器輸出的穩(wěn)定性；(5)采用熱敏電阻和半導(dǎo)體制冷器對(duì)錐形放大器的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)一步提高了激光器輸出的穩(wěn)定性；(6)采用增透膜和高反射膜實(shí)現(xiàn)各個(gè)光學(xué)設(shè)備的透射性能和反射性能。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明的半導(dǎo)體激光器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為本發(fā)明的錐形放大器輸出光經(jīng)過(guò)干涉濾光片后的透射譜。
【具體實(shí)施方式】
[0019]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0020]如圖1所示，本發(fā)明的用于拉曼光譜測(cè)量的半導(dǎo)體激光器，包括光功率穩(wěn)定系統(tǒng)
1、貓眼系統(tǒng)2、第一干涉濾光片3、第二干涉濾光片4、第一準(zhǔn)直透鏡5、錐形放大器6、激光整形系統(tǒng)7、底板8和電流溫控模塊9,貓眼系統(tǒng)2、第一干涉濾光片3、第二干涉濾光片4、第一準(zhǔn)直透鏡5、錐形放大器6和激光整形系統(tǒng)7依次安裝在底板8上，第二干涉濾光片4與第一干涉濾光片3的自由光譜范圍互不相同，錐形放大器6前端面輸出的激光依次經(jīng)過(guò)第一準(zhǔn)直透鏡5、第二干涉濾光片4和第一干涉濾光片3后進(jìn)入貓眼系統(tǒng)2，貓眼系統(tǒng)2允許高透射光通過(guò)，并將其余激光按原路反射至錐形放大器6中，光功率穩(wěn)定系統(tǒng)I接收高透射光，并將光功率信號(hào)反饋至電流溫控模塊9，電流溫控模塊9與錐形放大器6相連，錐形放大器6后端面輸出的激光經(jīng)過(guò)激光整形系統(tǒng)7后輸出圓形光斑，圓形光斑作為激光器的輸出。
[0021]其中，光功率穩(wěn)定系統(tǒng)I包括探測(cè)器11和反饋控制系統(tǒng)12，探測(cè)器11接收高透射光，反饋控制系統(tǒng)12將光功率信號(hào)反饋至電流溫控模塊9 ;貓眼系統(tǒng)2包括第二準(zhǔn)直透鏡22和高反射鏡21，高反射鏡21位于第二準(zhǔn)直透鏡22的焦點(diǎn)上，第二準(zhǔn)直透鏡22對(duì)進(jìn)入的激光進(jìn)行準(zhǔn)直后投射到高反射鏡21上，高反射鏡21允許高透射光通過(guò)，并反射其余激光；激光整形系統(tǒng)7包括非球面透鏡71和柱透鏡72，非球面透鏡71對(duì)快軸方向的激光進(jìn)行準(zhǔn)直，柱透鏡72對(duì)慢軸方向的光進(jìn)行準(zhǔn)直和像散補(bǔ)償。
[0022]激光器在工作時(shí)，首先由錐形放大器6的前端面發(fā)出激光，再由第一激光準(zhǔn)直透鏡5對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)直，準(zhǔn)直后的激光再經(jīng)過(guò)第一干涉濾光片3和第二干涉濾光片4進(jìn)行選頻，經(jīng)過(guò)選頻后的透射光進(jìn)入到由第二準(zhǔn)直透鏡22和高反射鏡21組成的貓眼系統(tǒng)2中，高反射鏡21允許小部分的高透射光經(jīng)過(guò)，而將大部分光由原路反饋至錐形放大器6中，反射后的激光與錐形放大器6的后端面組成外腔而起振，探測(cè)器11位于高反射鏡21后，用于接收高透射光，在由反饋控制系統(tǒng)12將光功率信號(hào)反饋至電流溫控模塊9，電流溫控模塊9根據(jù)接收到的光功率信號(hào)對(duì)錐形放大器6的電流進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)錐形放大器6發(fā)射功率的控制，錐形放大器6的后端面輸出的激光經(jīng)過(guò)由非球面透鏡71和柱透鏡72構(gòu)成的激光整形系統(tǒng)7，由非球面透鏡71對(duì)快軸方向的光進(jìn)行準(zhǔn)直，再由柱透鏡72對(duì)慢軸的光進(jìn)行準(zhǔn)直，并同時(shí)進(jìn)行像散補(bǔ)償，使得激光器輸出圓形光斑。
[0023]采用第二干涉濾光片4和第一干涉濾光片3這兩個(gè)自由光譜范圍互不相同的干涉濾光片對(duì)錐形放大器6輸出的光進(jìn)行選頻，只有同時(shí)滿足兩干涉濾光片干涉條件的特定波長(zhǎng)的光才具有高透過(guò)率，相對(duì)單個(gè)濾光片減少了由于多個(gè)縱模的競(jìng)爭(zhēng)引起的縱模變化的可能性，使得激光經(jīng)過(guò)兩個(gè)干涉濾光片時(shí)受到了自由光譜范圍差的調(diào)制，在保證干涉濾光片高精細(xì)度的同時(shí)進(jìn)一步提高了激光器的選頻特性，增強(qiáng)了激光器輸出的穩(wěn)定性；采用貓眼系統(tǒng)2將選頻后的激光進(jìn)行反射，并允許高透射光通過(guò)，提高了激光器的抗振性能；采用光功率穩(wěn)定系統(tǒng)I對(duì)通過(guò)的高透射光進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并向電流溫控模塊9發(fā)送光功率信號(hào)，再由電流溫控模塊9控制錐形放大器6的電流，從而實(shí)現(xiàn)錐形放大器6的穩(wěn)定輸出。
[0024]在具體構(gòu)建本發(fā)明的半導(dǎo)體激光器時(shí)，首先將錐形放大器6放置到底板8上，錐形放大器6可以選取工作波長(zhǎng)為780nm，輸出功率大于1W，封裝形式為C-Mount，再將第一準(zhǔn)直透鏡5放置到底板8上，第一準(zhǔn)直透鏡5可以選取焦距為3.1mm、數(shù)值孔徑為0.68的非球面透鏡，調(diào)整其上下左右及俯仰的位置，對(duì)錐形放大器6由前端面輸出的激光進(jìn)行準(zhǔn)直，使得其光束方向與底板平行，且5m之內(nèi)光斑觀察不到明顯的會(huì)聚及發(fā)散；再在底板8上安裝第一干涉濾光片3和第二干涉濾光片4，將第一干涉濾光片3和第二干涉濾光片4平行放置在錐形放大器6前端面準(zhǔn)直后的光路中，在錐形放大器6自由運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下利用光譜儀對(duì)其透射譜進(jìn)行測(cè)量，仔細(xì)調(diào)節(jié)兩濾光片的位置，使其最大透射峰處于785nm波長(zhǎng)處，第一干涉濾光片3和第二干涉濾光片4均由石英玻璃制成,其厚度分別為Imm及1.05mm,其兩個(gè)端面均蒸鍍上對(duì)785nm波長(zhǎng)處的正入射高反膜，其反射率大于99.8%，因此在正入射情況下均可得到獲得良好的精細(xì)度，且兩者的自由光譜范圍存在著很小的差別。
[0025]在安裝貓眼系統(tǒng)2前需要對(duì)貓眼系統(tǒng)2進(jìn)行調(diào)整，可以利用工作在785nm的DFB半導(dǎo)體準(zhǔn)直激光器作為光源對(duì)貓眼系統(tǒng)2進(jìn)行調(diào)整，使高反射鏡21處于第二準(zhǔn)直鏡22的焦平面上，并將高反射鏡21固定，接著將貓眼系統(tǒng)2放置在第一干涉濾光片3后對(duì)其透射的光進(jìn)行反射，此時(shí)注意觀察錐形放大器6的輸出光，直至得到高功率的激光輸出，再利用探測(cè)器11測(cè)得通過(guò)高反射鏡21的高透射光的光功率信號(hào)，再將反饋控制系統(tǒng)12與電流溫控系統(tǒng)9相連，利用電流溫控系統(tǒng)9控制得到穩(wěn)定功率的激光輸出。[0026]最后再在底板8上安裝整形系統(tǒng)7，首先利用激光整形系統(tǒng)7中焦距為3.1mm、數(shù)值孔徑為0.68的非球面透鏡71對(duì)快軸進(jìn)行準(zhǔn)直，但由于錐形放大器6在快軸及慢軸方向的出射位置及發(fā)散角不同，利用一個(gè)非球面透鏡71不能同時(shí)將兩個(gè)方向的光，故又選用焦距為50mm的柱透鏡72對(duì)慢軸進(jìn)行進(jìn)一步的準(zhǔn)直，并同時(shí)對(duì)激光光斑進(jìn)行整形，以得到圓形高斯光斑出射。
[0027]為了進(jìn)一步提高激光器的穩(wěn)定性，在底板8上設(shè)置制冷模塊，制冷模塊與電流溫控模塊9相連。采用在底板8上設(shè)有制冷模塊，并將制冷模塊與電流溫控模塊9相連，通過(guò)電流溫控模塊9對(duì)制冷模塊進(jìn)行自動(dòng)控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)底板8上的設(shè)備進(jìn)行溫度控制，進(jìn)一步提高了激光器輸出的穩(wěn)定性。
[0028]為了進(jìn)一步提高激光器的穩(wěn)定性，還可以在錐形放大器6上還設(shè)置半導(dǎo)體制冷器，在半導(dǎo)體制冷器上設(shè)置熱敏電阻，在錐形放大器6和半導(dǎo)體制冷器之間涂敷導(dǎo)熱硅膠進(jìn)行有效地?zé)醾鲗?dǎo)，錐形放大器6的電流控制端、熱敏電阻和半導(dǎo)體制冷器均與電流溫控系統(tǒng)9相連。
[0029]為了將第一干涉濾光片3與第二干涉濾光片4設(shè)置成不同的自由光譜范圍，可以將第一干涉濾光片3與第二干涉濾光片4的厚度相差0.1?0.01mm。
[0030]為了將第一干涉濾光片3與第二干涉濾光片4設(shè)置成不同的自由光譜范圍，還可以將第一干涉濾光片3與第二干涉濾光片4的通光方向上設(shè)置存在一個(gè)夾角。
[0031]為了進(jìn)一步提高錐形放大器6前端面的透射性能和后端面的反射性能，可以在錐形放大器6的前端面上設(shè)置增透膜，后端面上設(shè)置高反射膜。
[0032]為了進(jìn)一步提高第一干涉濾光片3和第二干涉濾光片4前后端面的反射性能和高精細(xì)度濾波，可以在第一干涉濾光片3和第二干涉濾光片4的前后端面上均設(shè)置785nm波長(zhǎng)的高反射膜，其反射率大于99.8%。
[0033]為了進(jìn)一步提高第一準(zhǔn)直鏡5、第二準(zhǔn)直鏡22、非球面透鏡71和柱透鏡72前后端面的透射性能，可以在第一準(zhǔn)直鏡5、第二準(zhǔn)直鏡22、非球面透鏡71和柱透鏡72前后端面均設(shè)置增透膜，以防止出現(xiàn)反射現(xiàn)象。
[0034]如圖2所示，干涉濾光片具有的透射特性根據(jù)光束入射角和濾光片的厚度來(lái)確定，器件參數(shù)由自由光譜范圍及精細(xì)度表征，當(dāng)干涉片透射峰與外腔模式匹配時(shí)便會(huì)起振獲得窄線寬輸出，而由于半導(dǎo)體增益譜較寬單個(gè)濾光片可能仍會(huì)存在多個(gè)縱模的競(jìng)爭(zhēng)容易引起縱模變化，而通過(guò)引入兩個(gè)自由光譜范圍接近的干涉濾光片則能進(jìn)一步提高其選頻特性，或者更穩(wěn)定的激光輸出。圖中a曲線為前端面鍍?cè)鐾改さ腻F形放大器輸出光經(jīng)過(guò)單個(gè)干涉濾光片后的透射譜隨波長(zhǎng)的變化曲線，可以看出在去除錐形放大器自發(fā)輻射譜的本底的影響后，透射譜表現(xiàn)為一個(gè)幅度相同在正弦形式，而曲線b為經(jīng)過(guò)兩個(gè)自由光譜范圍接近的干涉濾光片后得到的透射譜，可以看出由于兩干涉濾光片存在的微小自由光譜范圍差而在透射譜上引入了一個(gè)調(diào)制，使得雙干涉濾光片透射譜b比單干涉濾光片透射譜a更加穩(wěn)定，且雙干涉濾光片透射譜b的最大透射峰處于785nm波長(zhǎng)處。
[0035]以上技術(shù)方案可以實(shí)現(xiàn)一種結(jié)構(gòu)緊湊、易于調(diào)節(jié)、窄線寬、高功率、穩(wěn)定性好的外腔半導(dǎo)體激光器，可適用于拉曼光譜的測(cè)量。雖然參照上述具體實(shí)施例詳細(xì)地描述了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解本發(fā)明并不限于所公開(kāi)的實(shí)施方式和實(shí)施例，對(duì)于本專業(yè)領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可對(duì)其形式和細(xì)節(jié)進(jìn)行各種改變。例如第一、第二干涉濾光片的形式可以替代為其他透射型選頻元件，錐形放大器的工作波段可以替換為其它紅外波段。所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于拉曼光譜測(cè)量的半導(dǎo)體激光器，其特征在于:包括光功率穩(wěn)定系統(tǒng)(I)、貓眼系統(tǒng)(2)、第一干涉濾光片(3)、第二干涉濾光片(4)、第一準(zhǔn)直透鏡(5)、錐形放大器(6)、激光整形系統(tǒng)(7)、底板(8)和電流溫控模塊(9)，所述貓眼系統(tǒng)(2)、第一干涉濾光片(3)、第二干涉濾光片(4)、第一準(zhǔn)直透鏡(5)、錐形放大器(6)和激光整形系統(tǒng)(7)依次安裝在底板(8)上，所述第二干涉濾光片(4)與第一干涉濾光片(3)的自由光譜范圍互不相同，所述錐形放大器(6 )前端面輸出的激光依次經(jīng)過(guò)第一準(zhǔn)直透鏡(5 )、第二干涉濾光片(4 )和第一干涉濾光片(3)后進(jìn)入貓眼系統(tǒng)(2)，所述貓眼系統(tǒng)(2)允許高透射光通過(guò)，并將其余激光按原路反饋回錐形放大器(6 )中，所述光功率穩(wěn)定系統(tǒng)(I)接收高透射光，并將光功率信號(hào)反饋至電流溫控模塊(9)，所述電流溫控模塊(9)與錐形放大器(6)相連，所述錐形放大器(6)后端面輸出的激光經(jīng)過(guò)激光整形系統(tǒng)(7)后輸出圓形光斑，所述圓形光斑作為激光器的輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于拉曼光譜測(cè)量的半導(dǎo)體激光器，其特征在于:所述光功率穩(wěn)定系統(tǒng)(I)包括探測(cè)器(11)和反饋控制系統(tǒng)(12 )，所述探測(cè)器(11)接收高透射光，所述反饋控制系統(tǒng)(12)將光功率信號(hào)反饋至電流溫控模塊(9)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于拉曼光譜測(cè)量的半導(dǎo)體激光器，其特征在于:所述貓眼系統(tǒng)(2)包括第二準(zhǔn)直透鏡(22)和高反射鏡(21)，所述高反射鏡(21)位于第二準(zhǔn)直透鏡(22)的焦點(diǎn)上，所述第二準(zhǔn)直透鏡(22)對(duì)進(jìn)入的激光進(jìn)行準(zhǔn)直后投射到高反射鏡(21)上，所述高反射鏡(21)允許高透射光通過(guò)，并反射其余激光。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于拉曼光譜測(cè)量的半導(dǎo)體激光器，其特征在于:所述激光整形系統(tǒng)(7)包括非球面透鏡(71)和柱透鏡(72)，所述非球面透鏡(71)對(duì)快軸方向的激光進(jìn)行準(zhǔn)直，所述柱透鏡(72)對(duì)慢軸方向的光進(jìn)行準(zhǔn)直和像散補(bǔ)償。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于拉曼光譜測(cè)量的半導(dǎo)體激光器，其特征在于:所述底板(8)上設(shè)有制冷模塊，所述制冷模塊與電流溫控模塊(9)相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的用于拉曼光譜測(cè)量的半導(dǎo)體激光器，其特征在于:所述錐形放大器(6)上還設(shè)有半導(dǎo)體制冷器，所述半導(dǎo)體制冷器上設(shè)有熱敏電阻，所述熱敏電阻和半導(dǎo)體制冷器都與電流溫控模塊(9)相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于拉曼光譜測(cè)量的半導(dǎo)體激光器，其特征在于:所述第一干涉濾光片(3)與第二干涉濾光片(4)的厚度相差0.1?0.01mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于拉曼光譜測(cè)量的半導(dǎo)體激光器，其特征在于:所述第一干涉濾光片(3)與第二干涉濾光片(4)的通光方向上存在一個(gè)夾角。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于拉曼光譜測(cè)量的半導(dǎo)體激光器，其特征在于:所述錐形放大器(6)的前端面上設(shè)有增透膜，后端面上設(shè)有高反射膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于拉曼光譜測(cè)量的半導(dǎo)體激光器，其特征在于:所述第一干涉濾光片(3)和第二干涉濾光片(4)的前后端面上均設(shè)有高反射膜。
【文檔編號(hào)】H01S5/024GK103779784SQ201410063051
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2014年2月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月24日
【發(fā)明者】殷磊, 蔡圣聞, 姜曉冰, 邵世海, 馬康 申請(qǐng)人:南京派光信息技術(shù)有限公司