一種基于平行光柵對外腔的波長可調諧半導體激光器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及光纖傳感技術及光通信技術，尤其涉及一種基于平行光柵對外腔的波長可調諧半導體激光器。
【背景技術】
[0002]光纖通信是20世紀人類所取得的最具革命性技術成就之一。由于光纖通信技術具有損耗小、傳輸頻帶寬、抗電磁干擾、體積小、信息容量大等優點，自誕生以來就一直以驚人的速度向前發展。隨著人們對光纖通信系統大容量傳輸的進一步需要，密集波分復用(DWDM)光纖通信系統得到了大規模應用。密集波分復用光纖通信系統中可調諧半導體激光器是影響系統傳輸容量和傳輸速度的關健器件之一。
[0003]在光纖傳感領域，波長可調諧激光器同樣有著廣泛的應用。很多傳感器需要激光光源具備大范圍連續調諧的能力;激光器的線寬影響相干檢測系統的靈敏度和精度。
[0004]對比于其它類型調諧激光器，基于光柵外腔的可調諧半導體激光器具有一系列的優點，但是精度還需要進一步提高。為解決上述技術問題，本發明提供了一種基于平行光柵對外腔的波長可調諧半導體激光器。
【發明內容】
[0005]本發明的目的為了提高外腔可調諧半導體激光器的波長調諧精度，設計一種基于平行光柵對外腔的高精度波長可調諧半導體激光器，利用平行光柵對與光學狹縫實現波長兩級調諧，提高調諧精度;同時通過調節狹縫的寬度來實現輸出光束線寬可調。
[0006]本發明所述一種基于平行光柵對外腔的高精度波長可調諧半導體激光器。所述波長可調諧激光器包括半導體激光器，準直鏡，一對相互平行的衍射光柵，位置可調光學狹縫，部分反饋鏡。所述準直鏡、平行光柵對、部分反饋鏡構成反饋外腔，其中部分反饋鏡反饋一部分光回到半導體激光器，實現波長鎖定。所述平行光柵對與光學狹縫構成波長兩級調諧，平行光柵對實現粗調，光學狹縫實現精調。所述平行光柵對繞各自中心點同步旋轉，從第一個光柵出射的光束方向改變，而從第二個光柵出射的光束與第一個光柵入射光束方向平行，只是對固定波長的光束，空間位置改變，連續旋轉平行光柵對，第二個光柵后的光束沿一個方向平移實現波長粗調。所述光學狹縫可以垂直光束傳播方向平移，狹縫選擇特定波長的光束在入射到部分反饋鏡上，進一步使特定波長的光束反饋到半導體激光器起振，實現波長的精度調諧。所述的光學狹縫的狹縫寬度可以改變，可以選擇能形成波長鎖定的光束的線寬，實現輸出光束的線寬可調諧。
[0007]本申請請求保護一種基于平行光柵對外腔的波長可調諧半導體激光器，該波長可調諧半導體激光器包括依次放置的半導體激光器、準直鏡、平行光柵對、光學狹縫、部分反饋鏡；
[0008]其中，準直鏡與半導體激光器同光軸放置，距離為準直鏡的焦距;所述平行光柵對103采用衍射效率高的透射光柵，透射光柵的中心在光軸上，第一個光柵的擺放角度滿足入射光束的入射角與利特羅角一致的角度，第二個光柵與第一個光柵平行放置，中心放置在中間波長的光軸上;光學狹縫與部分反饋鏡垂直光束傳播方向放置;平行光柵對、光學狹縫、部分反饋鏡構成的外腔反饋特定波長的光束回到半導體激光器，實現波長調諧；
[0009]兩個透射光柵都安裝有第一調諧裝置，可以圍繞光柵的中心轉動，改變反饋光的波長，對波長進行粗調，轉動過程中兩個透射光柵的同步旋轉，一直保持相互平行；
[0010]所述光學狹縫的兩臂都安裝在第二調諧裝置上，可以垂直于光束傳播的方向平移;通過光學狹縫的位移，對反饋光的波長進行進一步調整，對波長進行精調。
[0011]進一步的，所述半導體激光器的出射端鍍有反射率極低的增透膜，保證進入半導體激光器的反饋光強度足夠，更好的實現波長鎖定。
[0012]進一步的，所述半導體激光器的增益介質具有較寬的增益帶寬。
[0013]進一步的，所述部分反饋鏡選擇部分反射部分透射的平面鏡。
[0014]進一步的，所述的第一和第二調諧裝置都采用微機電系統(MEMS)驅動。
[0015]進一步的，所述的光學狹縫的狹縫寬度可以改變，可以選擇能形成波長鎖定的光束的線寬，實現輸出光束的線寬可調諧。
[0016]進一步的，在平行光柵對的兩個光柵之間放置可以折疊光束的裝置。
[0017]本發明所提供的波長可調諧半導體激光器有如下有益效果:
[0018]該波長調諧激光器引入平行光柵對，使經過第一個光柵出射的波長不同傳播方向不同的光束經過第二個光柵衍射之后按波長大小空間排列的一組平行光束，方向與光束第一個光柵的入射光束方向一致。通過旋轉平行光柵對實現波長粗調，在此基礎上引入光學狹縫，通過狹縫的平移來選擇特定波長的光束反饋回半導體激光器，實現波長精度調諧。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發明所述波長可調諧半導體激光器的結構示意圖；
[0020]圖2為本發明所述平行光柵對粗調示意圖；
[0021 ]圖3為本發明所述光學狹縫精調示意圖；
[0022]圖4為本發明第一個實施例的結構示意圖。
[0023]圖5為本發明第二個實施例的結構示意圖。
[0024]圖6為本發明第三個實施例的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0025]下面通過具體實施例對本發明作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發明的保護范圍。
[0026]本發明的核心思想:通過平行光柵對使波長不同的光束按空間平行分布，再結合光學狹縫構成本發明的波長兩級調諧，實現高精度調諧。因此凡是利用平行光柵對及空間濾波裝置進行外腔波長調諧的半導體激光器都在本發明的保護范圍之中。
[0027]附圖1所示為本發明的一種基于平行光柵對外腔的波長可調諧半導體激光器結構示意圖。
[0028]該波長可調諧半導體激光器包括半導體激光器101、準直鏡102、平行光柵對103、光學狹縫104、部分反饋鏡105。準直鏡102與半導體激光器101同光軸放置，距離為準直鏡102的焦距;所述平行光柵對103采用衍射效率高的透射光柵，透射光柵的中心在光軸上，第一個光柵的擺放角度滿足入射光束的入射角與利特羅角一致的角度，第二個光柵與第一個光柵平行放置，中心放置在中間波長的光軸上。光學狹縫104與部分反饋鏡105垂直光束傳播方向放置。
[0029]平行光柵對103、光學狹縫104、部分反饋鏡105構成的外腔反饋特定波長的光束回到半導體激光器101，實現波長調諧。
[0030]兩個透射光柵都安裝有第一調諧裝置，可以圍繞光柵的中心轉動，改變反饋光的波長，對波長進行粗調，轉動過程中兩個透射光柵的同步旋轉，一直保持相互平行；
[0031]所述光學狹縫的兩臂都安裝在第二調諧裝置上，可以垂直于光束傳播的方向平移;通過光學狹縫的位移，對反饋光的波長進行進一步調整，對波長進行精調。通過光學狹縫404狹縫寬度的改變，實現輸出光束線寬的可調。
[0032]半導體激光器發出的光束經過準直鏡的準直，入射到平行光柵對，通過平行光柵對的分光作用使光束按波長大小空間排列的一組平行光束，經過光學狹縫的濾波特定波長的光入射到反饋鏡，最后經反饋鏡反射回到半導體激光器，形成波長鎖定，光束經部分反饋鏡輸出。
[0033]所述半導體激光器的出射端鍍有反射率極低的增透膜，保證進入半導體激光器的反饋光強度足夠，更好的實現波長鎖定。同時，所述半導體激光器的增益介質具有較寬的增益帶寬求。
[0034]所述平行光柵對103采用衍射效率高的透射光柵，透射光柵的中心在光軸上，第一個光柵的擺放角度滿足入射光束的入射角與利特羅角偏離很小的角度，第二個光柵與第一個光柵平行放置，中心放置在中間波長的光軸上。
[0035]所述部分反饋鏡選擇部分反射部分透射的平面鏡。