專利名稱：激光二極管陣列雙反饋外腔激光器的制作方法
技術領域：
本發明涉及外腔激光器，特別是一種激光二極管陣列雙反饋外腔激光器，該激光器可以獲得高功率、窄線寬、高亮度的激光輸出。
背景技術：
高功率激光二極管陣列由于其價格低廉，結構緊湊，易于操作得到了廣泛的應用。但是由于激光二極管陣列的典型的線寬2-4nm，且光束質量也比較差，使諸多的應用受到限制。
采用外腔反饋來窄化譜線寬度，是一種有效的方法。各種外腔設計大多是針對單個小功率激光二極管[Opt.Lett.27，1995(2002)]，對高功率激光二極管陣列的外腔基本都采用色散元件(光柵)的反饋來實現[Opt.Lett.25，1352(2000)]。這種采用色散元件的單反饋，只能改善輸出激光的光譜特性，而無法改善其空間特性。
發明內容
本發明要解決的技術問題在于克服上述現有技術的不足，提供一種激光二極管陣列雙反饋外腔激光器，以使激光二極管陣列激光器獲得高功率、高亮度和窄線寬的激光輸出。
本發明的技術解決方案如下一種激光二極管陣列雙反饋外腔激光器，包括激光二極管陣列，其特征是在所述的激光二極管陣列的快軸方向設有快軸準直鏡和透鏡，在所述的透鏡之后的上方是平凹透鏡和光柵，下方為球面反射鏡，該透鏡將向下傳播的一路光會聚于球面反射鏡的焦點，所述的透鏡和球面反射鏡構成向下傳播的一路光的反饋腔；所述的透鏡、平凹透鏡和光柵構成了向上傳播一路光的反饋腔，透鏡將向上播的一路光會聚于平凹透鏡的焦點上，經過平凹透鏡后光束平行地耦合到光柵上，其中光柵的1階衍射光提供給反饋，0階衍射光用作激光輸出，光柵反饋實現選模的功能。
所述的光柵是利特羅裝置。
所述的快軸準直鏡是焦距小于1mm的短焦距的柱面鏡，或非球面鏡。
所述的透鏡為雙凸球面透鏡。
本發明是利用球面反射鏡和色散元件(光柵)構成的雙反饋外腔，使激光二極管陣列實現高亮度，窄線寬的激光輸出。
本發明的工作過程激光二極管陣列發出的光首先經過一快軸準直鏡，對快軸方向進行準直。經過快軸準直后的光，分兩路傳播，向上傳播的一路形成了上遠場瓣，向下傳播的一路形成了下遠場瓣，透鏡和平凹透鏡組成了一個準直光學系統，對向上傳播的一路光進行準直，準直后的光耦合到光柵，光柵的一階衍射沿原路返回提供反饋，光柵的零階衍射作為激光輸出。所述的透鏡將向下傳播的光會聚到一個球面反射鏡的焦點上，被球面反射鏡沿原路返回，并注入激光二極管陣列被放大。這樣就形成了球面反射鏡和光柵構成的雙反饋外腔。
本發明的技術效果與在先的單反饋外腔技術相比，可以同時提高高功率激光二極管陣列激光的空間特性和光譜特性。傳統的技術只能實現其中一項的提高。或者是對單個小功率激光二極管同時實現好的空間和光譜特性。
利用球面反射鏡作反饋鏡，調節起來方便，簡單。
圖1為本發明的結構示意圖。
具體實施例方式
先請參閱圖1，由圖可見，本發明激光二極管陣列雙反饋外腔激光器，包括一激光二極管陣列1，在所述的激光二極管陣列1的快軸方向設有快軸準直鏡2和透鏡3，在所述的透鏡3之后的上方是凹透鏡4和光柵5，下方為球面反射鏡6，所述的透鏡3和球面反射鏡6構成向下傳播的一路光的反饋腔，該透鏡3將向下傳播的一路光會聚于球面反射鏡6的焦點；所述的透鏡3、平凹透鏡4和光柵5構成了向上傳播一路光的反饋腔，透鏡3將向上播的一路光會聚于凹透鏡4的焦點上，經過凹透鏡4后光束平行地耦合到光柵5上，其中光柵5的1階衍射光提供給反饋，0階衍射光用作激光輸出，光柵反饋實現選模的功能。
所述的光柵5利特羅裝置。所述的快軸準直鏡2是焦距小于1mm的短焦距的柱面鏡，或非球面鏡。所述的透鏡3為雙凸球面透鏡。
本發明的實施例之一的具體參數如下激光二極管陣列1的中心波長為808nm，發出的光首先經過一快軸準直鏡2，對快軸方向進行準直。快軸準直鏡2一般為短焦距(焦距小于1mm)的柱面鏡，或非球面鏡，將快軸方向(圖中的y方向)的激光可以準直到衍射極限，大約為1度左右的發散角。經過快軸準直后的光，在慢軸方向(x方向)分兩路傳播，向上傳播的一路形成了上遠場瓣，如圖中的a，c光線所示，向下傳播的一路形成了下遠場瓣，如圖中的b，d光線所示。上、下光路與光軸的夾角為θm=±mλ2D]]>其中m＝N±1，N為陣列中的激光二極管的個數，此時的發射角為最優發射角，沿此方向反饋可得到最佳效果，其中D為單個發射面的全孔徑，m為模階數。透鏡3和球面反射鏡6構成了向下傳播的一路光的反饋腔，透鏡3將向下傳播的一路光會聚于球面反射鏡6的焦點。球面反射鏡6將其沿原路返回，并注入激光二極管陣列1被放大。透鏡3、凹透鏡4以及光柵5構成了向上傳播一路光的反饋腔，透鏡3將向上播的一路光會聚于凹透鏡4的焦點上，經過凹透鏡4后光束平行地耦合到光柵5上，光柵5是利特羅裝置，槽沿y方向，光柵5的一階衍射沿原路返回提供反饋，光柵5的零階衍射作為激光輸出，光柵5的反饋可以實現選模的功能。調整球面反射鏡6和光柵5，使球面反射鏡6單獨反饋得到的遠場單瓣和球面反射鏡6和光柵5雙反饋得到的單瓣輸出相重合。這樣，球面反射鏡6和光柵5形成了一個共振腔選模。將會實現激光二極管陣列的窄線寬、高亮度輸出。其中，快軸準直鏡2、透鏡3、凹透鏡4鍍有波長808nm的增透膜，而光柵5、球面反射鏡6鍍有波長808nm的增反膜。在雙反饋外腔的工作中，其中下路反饋腔將下瓣光返回，使激光二極管陣列只有單瓣輸出，因此其空間發散角變小，亮度提高，同時上路反饋中的光柵5對上瓣光進行了選模，使輸出的譜線變窄了，這樣就能得到高亮度，窄線寬的激光輸出。
權利要求
1.一種激光二極管陣列雙反饋外腔激光器，包括激光二極管陣列(1)，其特征是在所述的激光二極管陣列(1)的快軸方向設有快軸準直鏡(2)和透鏡(3)，在所述的透鏡(3)之后的上方是平凹透鏡(4)和光柵(5)，下方為球面反射鏡(6)，所述的透鏡(3)和球面反射鏡(6)構成向下傳播的一路光的反饋腔，該透鏡(3)將向下傳播的一路光會聚于球面反射鏡(6)的焦點；所述的透鏡(3)、平凹透鏡(4)和光柵(5)構成了向上傳播一路光的反饋腔，透鏡(3)將向上播的一路光會聚于平凹透鏡(4)的焦點上，經過平凹透鏡(4)后光束平行地耦合到光柵(5)上，其中光柵(5)的1階衍射光提供給反饋，0階衍射光用作激光輸出，光柵反饋實現選模的功能。
2.根據權利要求1所述的激光二極管陣列雙反饋外腔激光器，其特征是所述的光柵(5)利特羅裝置。
3.根據權利要求1所述的激光二極管陣列雙反饋外腔激光器，其特征是所述的快軸準直鏡(2)是焦距小于1mm的短焦距的柱面鏡，或非球面鏡。
4.根據權利要求1所述的激光二極管陣列雙反饋外腔激光器，其特征是所述的透鏡(3)為雙凸球面透鏡。
5.根據權利要求1至4任一項所述的激光二極管陣列雙反饋外腔激光器，其特征是所述的快軸準直鏡(2)、透鏡(3)、凹透鏡(4)鍍有工作波長的增透膜，而所述的光柵(5)、球面反射鏡(6)鍍有工作波長的反射膜。
全文摘要
一種激光二極管陣列雙反饋外腔激光器，它將激光二極管陣列輸出的光經過快軸準直后，在慢軸方向分兩路傳播，球面反射鏡和色散元件構成的雙反饋外腔對這兩路光分別進行空間濾波和選模，所述的球面反射鏡和色散元件構成一個共振腔。本發明提高了激光二極管陣列輸出激光的光譜和空間特性，可實現高功率、窄線寬、高亮度的激光輸出。
文檔編號H01S5/40GK1829015SQ20061002535
公開日2006年9月6日 申請日期2006年3月31日 優先權日2006年3月31日
發明者樓祺洪, 蘇宙平, 董景星, 周軍, 魏運榮 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所