[其他]復合外腔半導體激光器

無效

• 申請號: 87215998
• 申請日: 1987-12-08
• 公開（公告）號: CN87215998U
• 公開（公告）日: 1988-10-05
• 發明（設計）人: 霍玉晶;許知止;周炳琨
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01S3/19
• 分類號: H01S3/19;H01S3/08
• 代理公司: 清華大學專利事務所
• 代理人: 黃學信,胡蘭芝

本實用新型屬于半導體激光器件領域。

光纖通訊、光纖傳感、計量檢測等領域需要窄線寬的單模半導體激光器。外腔半導體激光器利用耦合腔（Coupled??Cavity）選模技術，可以有效地使普通多模半導體激光器實現單模運轉以滿足上述需要，同時為在不破壞半導體激光器本身結構的條件下進一步研究和改進其性能提供了有效的手段。其結構原理如圖1，它由激光二極管（1）和一個光學反饋系統（2）形成外諧振腔（簡稱外腔），光學反饋系統（2）把從激光二極管（1）的本征腔內出射的光能的一部分反射回激光二極管（1）內，通過腔內光波場的相干迭加，改變了激光器內各縱模的損耗，使得某個縱模獲得較強的振蕩優勢，并將其它縱模抑制掉，從而實現單縱模運轉。和其它激光器相比，外腔單模半導體激光器的體積小、效率高、成本低，單模運轉穩定，因此成為一種被各國重點研究的有前途的器件。

實際應用要求外腔半導體激光器單模工作穩定、譜線窄、使用方便、壽命長。現已見報導的外腔半導體激光器還不能滿足上述要求。

其一為光柵耦合長外腔單模半導體激光器（Mark??W·Fleming??and??Aram??mooradian，IEEE·J·of??Quantum??Electronics，Vol.QE－17，No.1，January??1981，p44～59）。如圖2a所示，它由激光二極管（1）、透鏡（2）和光柵（3）組成。激光二極管左右二端面構成本征腔，從其右端面出射的光通過透鏡（2）后到達光柵（3），其中一部分光被反射回激光二極管（1）中，激光二極管（1）的左端面和光柵（3）構成外腔。這種器件可獲較窄線寬的單模運轉，單模穩定時間也較長。其缺點是：1.輸出光從激光二極管（1）的背面（左端面）射出，發散角太大，使用不方便。這個缺點可以用在激光二極管左側再加一透鏡（4）（如圖2b），把輸出光變成所需的平行光或會聚光加以克服。但透鏡（4）的引入不僅使器件體積增加，而且會引入多種光反饋，成為影響器件工作的不穩定因素。2.光柵（3）的光反饋效率太低、腔內損耗大，再加上輸出光的一部分被熱沉（5）擋住，從而降低了輸出光功率。3.雖然在不同注入電流下可獲不同的多個單模運轉，但可獲得某一確定單模運轉狀態的注入電流范圍太小，為亞毫安量級。這不能滿足實用要求。4.光從一端輸出，這不僅不能滿足一些要用兩端輸出光的特殊需要，也給在用此器件光輸出時，對器件工作狀態的監測帶來很大困難。5.單模運轉穩定時間還不夠長。

其二為外腔粘接型窄線寬單模半導體激光器（清華大學無線電系、專利號ZL86202896）如圖3所示，它主要由在位于耦合腔一側端面鍍有適當增透介質膜的激光二極管（1）、兩端鍍有增透膜的自聚焦透鏡（6）和部分反射鏡（13）組成。其優點是可獲窄線寬單模運轉，器件兩端都有輸出光可供使用或監測，單模運轉輸出功率比前一種器件大一些，輸出光發散角很小，不需進行機械調整便于使用。其缺點是：1.與前者相同，獲得確定單模運轉的注入電流范圍小，約1mA左右2.單模運轉穩定時間還不夠長。

本實用新型的目的是提出一種復合外腔粘接型窄線寬單模半導體激光器，使其除具有原來外腔粘接型窄線寬單模半導體激光器的優點之外，還進一步延長單模運轉穩定時間、擴大同一單模運轉的注入電流范圍、提高邊模抑制比并增加輸出光功率。

本實用新型主要是由激光二極管、小型半導體致冷器、自聚焦透鏡、兩個介質膜部分反射鏡、調整裝置及密封外殼構成的，本征腔是由位于耦合腔一側端面鍍有適當增透介質膜的激光二極管的兩個端面構成的；自聚焦透鏡和兩面介質膜部分反射鏡進行光反饋和光輸出；激光二極管未鍍增透膜的一端和兩面介質膜部分反射鏡分別組成兩個耦合外腔，從而構成復合外腔半導體激光器。為了進一步簡化結構，降低損耗，并使調整簡化，上述的介質部分反射鏡可由自聚焦透鏡的右端鍍上介質部分反射膜〔22〕取代，它和激光二極管左端面形成“內”外腔，自聚焦透鏡既作為介質膜部分反射鏡〔22〕的支承物，又對激光二極管發出的光進行準直。