【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及激光，特別涉及一種大功率半導體激光器波長鎖定和線寬壓縮系統。
技術介紹
1、大功率激光器具有電光轉換效率高、成本低、壽命長、結構緊湊等優點，但由于其增益曲線寬、發光區寬度寬，因此支持運轉的模式多，這導致大功率激光器輸出光譜寬；同時，溫度或驅動電流的變化會造成激光器輸出光譜寬度的變化和中心波長的漂移。
2、因此，在實際應用中往往需要對大功率激光器的輸出光譜進行波長鎖定和線寬壓縮。在固體激光器和氣體激光器中，大功率窄線寬激光器常被用作泵浦源，為激光輸出注入能量。例如，在半導體泵浦固體激光器中，976nm大功率半導體泵浦源常用于泵浦摻鐿光纖激光器和放大器。為獲得與鐿離子吸收光譜相匹配的激光線寬，需要顯著降低976nm大功率半導體泵浦源光譜線寬，將其光譜從未鎖定時的3-5nm(fwhm)壓縮至＜1nm，同時還需要將其輸出波長精準鎖定在鐿離子的吸收峰處，克服由于環境溫度或注入電流變化而導致的漂移；在半導體泵浦氣體激光器中，如堿金屬蒸氣激光和亞穩態惰性氣體激光，氣體原子極窄的吸收光譜要求半導體泵浦源在滿足高功率輸出的同時，中心波長要嚴格對準氣體原子的吸收譜線，且光譜寬度達到0.1nm以內，這對傳統的激光器波長鎖定和線寬壓縮方案提出了挑戰。
3、目前，基于單發光源階梯合束并耦合進光纖的半導體封裝方式是高能激光泵浦、工業加工等領域的主流方案，該方案具有柔性傳輸、分布散熱和可靠性高等特點。根據現有技術方案，其波長鎖定和線寬壓縮采用先利用外腔法實現光譜壓窄、再耦合進光纖的方式。進行光譜壓窄時一般采用外加體布拉格
4、上述大功率光纖耦合激光器外腔方案對于低功率、弱光譜壓窄的情況(譜寬在0.5-1nm)是有效的，但對于大功率條件下更加苛刻的光譜需求則存在局限性。以半導體泵浦氣體激光為例，要求在高泵浦功率的條件下滿足中心波長與原子吸收線嚴格對準(以銫為例，852.4±0.05nm)，且光譜線寬控制在0.1nm以內。按照傳統構建外腔的方法，如果在每個發光源前均放置一塊光柵，體布拉格光柵的加工設計誤差會使其衍射中心波長存在一定的離散性，大量體布拉格光柵的使用會導致中心波長的偏移和總輸出光譜的展寬；若采取先對各個發光源進行階梯合束再共用一塊體布拉格光柵形成外腔的方式，則會造成由一塊光柵反饋回的激光無法均勻、高效地反饋回所有的發光源，從而帶來部分發光源的鎖定效果不佳及整體光譜的展寬惡化。
技術實現思路
1、本專利技術旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本專利技術提出一種大功率半導體激光器波長鎖定和線寬壓縮系統，能夠使反饋回所有的發光源的反饋光更加均勻，確保各個發光源以完全一致的中心波長和線寬輸出。
2、根據本專利技術一些實施例的大功率半導體激光器波長鎖定和線寬壓縮系統，包括：多個半導體激光器，每個所述半導體激光器都具有多個發光源；多根第一光纖，與多個半導體激光器一一對應，所述第一光纖的一端與所述半導體激光器連接；光纖合束器，多根所述第一光纖的另一端都連接于所述光纖合束器；第二光纖，所述第二光纖的一端與所述光纖合束器連接；光纖分束器，所述光纖分束器連接在所述第二光纖的另一端；第三光纖，所述第三光纖的一端與所述光纖分束器的其中一個輸出端連接；準直元件，所述準直元件與所述第三光纖的另一端連接；衍射光學元件，所述衍射光學元件的至少部分與所述準直元件的出光側相對設置；
3、其中，多個所述半導體激光器各自的發光源輸出的光分別通過多根所述第一光纖進行傳輸至所述光纖合束器，經所述光纖合束器后進入所述第二光纖，并經由所述第二光纖輸出；對于所述第二光纖輸出的光束傳輸至所述光纖分束器，所述光纖分束器將光分成多路，其中一路進入所述第三光纖，并經由所述第三光纖輸入至所述準直元件并經所述準直元件進行準直，經所述準直元件準直的光束進入所述衍射光學元件，并被所述衍射光學元件截取至少一部分作為反饋光；所述反饋光經所述準直元件反饋注入回所述第三光纖，并通過所述第三光纖反向傳輸到所述光纖分束器，然后通過所述第二光纖反向傳輸到所述光纖合束器，再等比例傳輸至各所述第一光纖和各所述半導體激光器，傳輸至各半導體激光器的反饋光再等比例入射回各半導體激光器的各個發光源。
4、根據本專利技術實施例的大功率半導體激光器波長鎖定和線寬壓縮系統，至少具有如下有益效果：
5、由于光纖對其所傳輸的光束具有光譜勻化混合效果，任一發光源射出的激光將被均勻反饋回所有發光源實現互注入鎖定，確保各個發光源以完全一致的中心波長和線寬輸出。可以理解的是，不同的發光源直接所發出的光具備細微差別(中心波長及輸出線寬等)，該部分光在耦合進光纖并經過同一根光纖傳輸后混合勻化，即最終所有發光源接收到的都是混合均勻的光，也就是實現了其他發光源對于該發光源的注入鎖定，而不是只接收到自己本身發出的光，因此實現了互注入鎖定，提高了不同發光源的光譜一致性。
6、根據本專利技術的一些實施例，所述半導體激光器發射的激光的波長為600nm至2500nm之間的任一波長。
7、根據本專利技術的一些實施例，所述衍射光學元件為體布拉格光柵。
8、根據本專利技術的一些實施例，所述衍射光學元件為平面衍射光柵。
9、根據本專利技術的一些實施例，所述衍射光學元件為窄帶反射鏡。
10、根據本專利技術的一些實施例，所述半導體激光器的發光源的半導體芯片的前端面鍍有增透膜。
11、根據本專利技術的一些實施例，還包括溫控元件，所述溫控元件用于對所述衍射光學元件進行調溫。
12、根據本專利技術的一些實施例，所述光纖分束器為1×2光纖分束器。
13、本專利技術的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本專利技術的實踐了解到。
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1.一種大功率半導體激光器波長鎖定和線寬壓縮系統，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的大功率半導體激光器波長鎖定和線寬壓縮系統，其特征在于，所述半導體激光器發射的激光的波長為600nm至2500nm之間的任一波長。
3.根據權利要求1所述的大功率半導體激光器波長鎖定和線寬壓縮系統，其特征在于，所述衍射光學元件為體布拉格光柵。
4.根據權利要求1所述的大功率半導體激光器波長鎖定和線寬壓縮系統，其特征在于，所述衍射光學元件為平面衍射光柵。
5.根據權利要求1所述的大功率半導體激光器波長鎖定和線寬壓縮系統，其特征在于，所述衍射光學元件為窄帶反射鏡。
6.根據權利要求1所述的大功率半導體激光器波長鎖定和線寬壓縮系統，其特征在于，所述半導體激光器的發光源的半導體芯片的前端面鍍有增透膜。
7.根據權利要求1所述的大功率半導體激光器波長鎖定和線寬壓縮系統，其特征在于，還包括溫控元件，所述溫控元件用于對所述衍射光學元件進行調溫。
8.根據權利要求1所述的大功率半導體激光器波長鎖定和線寬壓縮系統，其特征在于
...【技術特征摘要】
1.一種大功率半導體激光器波長鎖定和線寬壓縮系統，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的大功率半導體激光器波長鎖定和線寬壓縮系統，其特征在于，所述半導體激光器發射的激光的波長為600nm至2500nm之間的任一波長。
3.根據權利要求1所述的大功率半導體激光器波長鎖定和線寬壓縮系統，其特征在于，所述衍射光學元件為體布拉格光柵。
4.根據權利要求1所述的大功率半導體激光器波長鎖定和線寬壓縮系統，其特征在于，所述衍射光學元件為平面衍射光柵。
5.根據權利要求1所...
【專利技術屬性】
技術研發人員：許曉軍，楊子寧，王紅巖，華衛紅，楊未強，王蕊，韓凱，王澤鋒，張超凡，
申請(專利權)人：中國人民解放軍國防科技大學，
類型：發明
國別省市：
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