窄線寬大功率外腔激光器的制造方法
【專利摘要】一種窄線寬大功率外腔激光器，在箱體兩側(cè)壁加工有出光孔，箱體底部中間設(shè)光放大芯片，箱體底部光放大芯片左側(cè)光出射方向設(shè)第二準(zhǔn)直鏡，箱體的底部第二準(zhǔn)直鏡左側(cè)光出射方向設(shè)衍射光柵，箱體底部左端設(shè)壓電換能器，壓電換能器右端面上設(shè)全反射鏡，箱體底部光放大芯片右側(cè)光出射方向設(shè)第一準(zhǔn)直鏡，箱體底部第一準(zhǔn)直鏡右側(cè)光出射方向設(shè)柱透鏡，箱體的頂部設(shè)頂蓋。由于本發(fā)明采用了光放大芯片產(chǎn)生激光并進(jìn)行放大，將激光放大系統(tǒng)和激光器系統(tǒng)相組合，大大縮小了產(chǎn)生大功率激光所用系統(tǒng)的體積，提高了激光器的可靠性和穩(wěn)定性，降低了激光器的產(chǎn)品成本。本發(fā)明可在原子冷卻、遠(yuǎn)距離光信息傳輸?shù)取炯夹g(shù)領(lǐng)域】中應(yīng)用。
【專利說明】窄線寬大功率外腔激光器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于激光器【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及到一種光放大芯片激光器裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]激光器在量子頻標(biāo)、原子物理、基礎(chǔ)物理及生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域均具有廣泛應(yīng)用。特別就在遠(yuǎn)距離光纖通訊及原子的激光冷卻與陷俘及噴泉鐘等領(lǐng)域的研究中均要求激光器能輸出功率大且中心頻率穩(wěn)定的激光，這就要求激光器不僅能產(chǎn)生大功率激光并且有較好的穩(wěn)定性和可靠性。
[0003]傳統(tǒng)激光器，輸出的激光功率低，只能先通過激光器,產(chǎn)生小功率的激光,再通過光放大器系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)激光功率的放大，這就要求將激光器系統(tǒng)與光放大系統(tǒng)配合使用，這在無形中就增加光學(xué)元器件的使用數(shù)量，不僅提高了系統(tǒng)成本，而且增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性以及操作人員的工作量，在一定程度上降低了系統(tǒng)可靠性及穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服上述激光器的缺點(diǎn)，提供一種小型化、成本低、可靠性好的窄線寬大功率外腔激光器。
[0005]解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:在箱體左右兩側(cè)壁上加工有出光孔，箱體底部中間設(shè)置有光放大芯片，箱體底部光放大芯片左側(cè)光出射方向設(shè)置有第二準(zhǔn)直鏡，箱體的底部第二準(zhǔn)直鏡左側(cè)光出射方向設(shè)置有衍射光柵，箱體底部左端設(shè)置有壓電換能器，壓電換能器右端面上設(shè)置有全反射鏡，箱體底部光放大芯片右側(cè)光出射方向設(shè)置有第一準(zhǔn)直鏡，箱體底部第一準(zhǔn)直鏡右側(cè)光出射方向設(shè)置有柱透鏡，箱體的頂部設(shè)置有頂蓋。
[0006]本發(fā)明的第一準(zhǔn)直鏡和第二準(zhǔn)直鏡為雙凸透鏡，雙凸透鏡的左凸面和右凸面的曲率半徑為3?6_，雙凸透鏡的鏡面上真空蒸鍍12?18層二氧化鋯或二氧化硅增透膜。本發(fā)明的衍射光柵是:帶寬為100GHz、刻線密度為400?6001/mm或透過率為85%?95%。本發(fā)明的壓電換能器的相對介電常數(shù)為1600，機(jī)械品質(zhì)因數(shù)為80，機(jī)電耦合系數(shù)0.35，壓電應(yīng)變常數(shù)300。本發(fā)明的全反射鏡為平面鏡，全反射鏡的鏡面上真空交替蒸鍍有2?8層三氧化二鋁和二氧化硅全反膜。本發(fā)明的柱透鏡為平凸鏡，平凸鏡的左端面為平面、右端面為凸面，凸面的曲率半徑為14?18mm，柱透鏡的鏡面上真空蒸鍍10?16層二氧化鋯或二氧化硅增透膜。
[0007]本發(fā)明的第一準(zhǔn)直鏡和第二準(zhǔn)直鏡為雙凸透鏡，雙凸透鏡的左凸面和右凸面的曲率半徑最佳為4.5_，雙凸透鏡的鏡面上真空蒸鍍最佳14層二氧化鋯或二氧化硅增透膜。本發(fā)明的衍射光柵是:帶寬為100GHz、刻線密度最佳為5001/mm或透過率為90%，本發(fā)明的壓電換能器的相對介電常數(shù)為1600，機(jī)械品質(zhì)因數(shù)為80，機(jī)電耦合系數(shù)0.35，壓電應(yīng)變常數(shù)300。本發(fā)明的全反射鏡為平面鏡，全反射鏡的鏡面上真空交替蒸鍍最佳有4層三氧化二鋁和二氧化硅全反膜。本發(fā)明的柱透鏡為平凸鏡，平凸鏡的左端面為平面、右端面為凸面，凸面的曲率半徑最佳為15_，柱透鏡的鏡面上最佳真空蒸鍍14層二氧化鋯或二氧化硅增透膜。
[0008]本發(fā)明的第一準(zhǔn)直鏡和第二準(zhǔn)直鏡為雙凸透鏡，雙凸透鏡的左凸面和右凸面的曲率半徑相同，雙凸透鏡的鏡面上真空蒸鍍12?18層二氧化鋯或二氧化硅增透膜。
[0009]本發(fā)明的第一準(zhǔn)直鏡和第二準(zhǔn)直鏡為雙凸透鏡，第二準(zhǔn)直鏡的左凸面和右凸面的曲率半徑以及所鍍增透膜的材料和層數(shù)與第一準(zhǔn)直鏡相同。
[0010]由于本發(fā)明采用了光放大芯片產(chǎn)生激光并進(jìn)行放大，將激光放大系統(tǒng)和激光器系統(tǒng)相組合，大大縮小了產(chǎn)生大功率激光所用系統(tǒng)的體積，提高了激光器的可靠性和穩(wěn)定性，降低了激光器的產(chǎn)品成本。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小，產(chǎn)品成本低、可靠性和穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，可在原子冷卻、遠(yuǎn)距離光信息傳輸?shù)取炯夹g(shù)領(lǐng)域】中應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明一個實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明不限于這些實(shí)施例。
[0013]實(shí)施例1
[0014]在圖1中，本實(shí)施例的窄線寬大功率外腔激光器由柱透鏡1、第一準(zhǔn)直鏡2、光放大芯片3、第二準(zhǔn)直鏡4、衍射光柵5、全反射鏡6、壓電換能器7、頂蓋8、箱體9聯(lián)接構(gòu)成。
[0015]在箱體9的左右兩側(cè)壁上加工有出光孔，箱體9的底部中心位置用螺紋緊固聯(lián)接件固定聯(lián)接安裝有光放大芯片3，光放大芯片3為市場上銷售的商品，型號為EYP-TPA-0850-00500-3006-cmt03-000,由德國EAGLEYARD公司生產(chǎn)，光放大芯片3產(chǎn)生中心波長為850nm的激光作為種子光，在箱體9的底部光放大芯片3的左側(cè)光出射方向上用螺紋緊固連接件固定聯(lián)接安裝有第二準(zhǔn)直鏡4，第二準(zhǔn)直鏡4為雙凸透鏡，雙凸透鏡的左凸面和右凸面的曲率半徑為4.5mm，第二準(zhǔn)直鏡4的鏡面上真空蒸鍍14層二氧化鋯增透膜。在箱體9的底部第二準(zhǔn)直鏡4的左側(cè)光出射方向上用螺紋緊固連接件固定聯(lián)接安裝有衍射光柵5，衍射光柵5帶寬為100GHz、刻線密度為5001/mm或透過率為90%。在箱體9的底部左端用螺紋緊固連接件固定安裝有壓電換能器7，壓電換能器7的相對介電常數(shù)為1600，機(jī)械品質(zhì)因數(shù)為80，機(jī)電耦合系數(shù)0.35，壓電應(yīng)變常數(shù)300。壓電換能器7用于產(chǎn)生軸向形變，壓電換能器7的右端面上用膠粘接有全反射鏡6，全反射鏡6為平面鏡，全反射鏡6的鏡面上真空交替蒸鍍有4層三氧化二鋁和二氧化硅全反膜。光放大芯片3與電源接通產(chǎn)生激光，做為種子光，種子光由光放大芯片3左端出射，經(jīng)第二準(zhǔn)直鏡4整形成截面為橢圓形的光束，入射到衍射光柵5,通過改變衍射光柵5的角度來對種子光進(jìn)行選模。選模后的種子光入射到全反射鏡6，全反射鏡6與光放大芯片3左側(cè)激光出射端面構(gòu)成激光諧振外腔，得到窄線寬的激光。種子光經(jīng)全反射鏡6按原光路反射進(jìn)入光放大芯片3進(jìn)行放大。
[0016]在箱體9的底部光放大芯片3的右側(cè)光出射方向上用螺紋緊固連接件固定聯(lián)接安裝有第一準(zhǔn)直鏡2，第一準(zhǔn)直鏡2為雙凸透鏡，雙凸透鏡的左凸面和右凸面的曲率半徑為4.5mm，第一準(zhǔn)直鏡2的鏡面上真空蒸鍍14層二氧化鋯增透膜。在箱體9的底部第一準(zhǔn)直鏡2的右側(cè)光出射方向上用螺紋緊固連接件固定聯(lián)接安裝有柱透鏡1，柱透鏡I為平凸透鏡，平凸透鏡的左端面為平面、右端面為凸面，凸面的曲率半徑為15_，柱透鏡I的鏡面上真空蒸鍍14層二氧化鋯，制作柱透鏡I的材料為N-BK7，箱體9的頂部用螺紋緊固聯(lián)接件固定聯(lián)接有頂蓋8,頂蓋8用硬招加工而成。
[0017]實(shí)施例2
[0018]在箱體9的底部光放大芯片3的左側(cè)光出射方向上用螺紋緊固連接件固定聯(lián)接安裝有第二準(zhǔn)直鏡4，第二準(zhǔn)直鏡4為雙凸透鏡，雙凸透鏡的左凸面和右凸面的曲率半徑為3mm,第二準(zhǔn)直鏡4的鏡面上真空蒸鍍12層二氧化鋯增透膜。在箱體9的底部第二準(zhǔn)直鏡4的左側(cè)光出射方向上用螺紋緊固連接件固定聯(lián)接安裝有衍射光柵5，衍射光柵5帶寬為100GHz、刻線密度為4001/mm或透過率為85%。在壓電換能器7的右端面上用膠粘接有全反射鏡6，全反射鏡6為平面鏡，全反射鏡6的鏡面上真空交替蒸鍍有2層三氧化二鋁和二氧化硅全反膜。
[0019]在箱體9的底部光放大芯片3的右側(cè)光出射方向上用螺紋緊固連接件固定聯(lián)接安裝有第一準(zhǔn)直鏡2，第一準(zhǔn)直鏡2為雙凸透鏡，雙凸透鏡的左凸面和右凸面的曲率半徑為4mm，第一準(zhǔn)直鏡2的鏡面上真空蒸鍍12層二氧化鋯增透膜。在箱體9的底部第一準(zhǔn)直鏡2的右側(cè)光出射方向上用螺紋緊固連接件固定聯(lián)接安裝有柱透鏡1，柱透鏡I為平凸透鏡，平凸透鏡的左端面為平面、右端面為凸面，凸面的曲率半徑為14，柱透鏡I的鏡面上真空蒸鍍10層二氧化鋯增透膜，
[0020]其它零部件以及零部件的聯(lián)接關(guān)系與實(shí)施例1相同。
[0021]實(shí)施例3
[0022]在箱體9的底部光放大芯片3的左側(cè)光出射方向上用螺紋緊固連接件固定聯(lián)接安裝有第二準(zhǔn)直鏡4，第二準(zhǔn)直鏡4為雙凸透鏡，雙凸透鏡的左凸面和右凸面的曲率半徑為6mm,第二準(zhǔn)直鏡4的鏡面上真空蒸鍍18層二氧化鋯增透膜。在箱體9的底部第二準(zhǔn)直鏡4的左側(cè)光出射方向上用螺紋緊固連接件固定聯(lián)接安裝有衍射光柵5，衍射光柵5帶寬為100GHz、刻線密度為6001/mm或透過率為95%。在壓電換能器7的右端面上用膠粘接有全反射鏡6，全反射鏡6為平面鏡，全反射鏡6的鏡面上真空交替蒸鍍有8層三氧化二鋁和二氧化硅全反膜。
[0023]在箱體9的底部光放大芯片3的右側(cè)光出射方向上用螺紋緊固連接件固定聯(lián)接安裝有第一準(zhǔn)直鏡2，第一準(zhǔn)直鏡2為雙凸透鏡，雙凸透鏡的左凸面和右凸面的曲率半徑為6mm，第一準(zhǔn)直鏡2的鏡面上真空蒸鍍18層二氧化鋯增透膜。在箱體9的底部第一準(zhǔn)直鏡2的右側(cè)光出射方向上用螺紋緊固連接件固定聯(lián)接安裝有柱透鏡1，柱透鏡I為平凸透鏡，平凸透鏡的左端面為平面、右端面為凸面，凸面的曲率半徑為18_，柱透鏡I的鏡面上真空蒸鍍16層二氧化鋯增透膜，
[0024]其它零部件以及零部件的聯(lián)接關(guān)系與實(shí)施例1相同。
[0025]實(shí)施例4
[0026]在以上的實(shí)施例1?3中，在第一準(zhǔn)直鏡2和第二準(zhǔn)直鏡4的鏡面上真空蒸鍍的增透膜為二氧化硅，增透膜的層數(shù)與相應(yīng)的實(shí)施例相同。在柱透鏡I的鏡面上真空蒸鍍的增透膜為二氧化硅增透膜，真空蒸鍍的層數(shù)與相應(yīng)的實(shí)施例相同。其它零部件以及零部件的聯(lián)接關(guān)系與實(shí)施例1相同。
[0027]本發(fā)明的工作原理如下:
[0028]光放大芯片3與電源接通產(chǎn)生激光,做為種子光,種子光由光放大芯片3左端出射，經(jīng)第二準(zhǔn)直鏡4整形成截面為橢圓形的光束，入射到衍射光柵5，通過改變衍射光柵5的角度來對種子光進(jìn)行選模。選模后的種子光入射到全反射鏡6,全反射鏡6與光放大芯片3左側(cè)激光出射端面構(gòu)成激光諧振外腔，得到窄線寬的激光。種子光經(jīng)全反射鏡6按原光路反射進(jìn)入光放大芯片3中進(jìn)行放大。放大后的激光從光放大芯片3的右端出射，經(jīng)第一準(zhǔn)直鏡2整形成截面為橢圓形的激光束，再經(jīng)柱透鏡I整形成截面為圓形的激光束，激光束從箱體9側(cè)面的出射孔射出。
【權(quán)利要求】
1.一種窄線寬大功率外腔激光器，其特征在于:在箱體(9)左右兩側(cè)壁上加工有出光孔，箱體(9 )底部中間設(shè)置有光放大芯片(3 )，箱體(9 )底部光放大芯片(3 )左側(cè)光出射方向設(shè)置有第二準(zhǔn)直鏡(4)，箱體(9)的底部第二準(zhǔn)直鏡(4)左側(cè)光出射方向設(shè)置有衍射光柵(5)，箱體(9)底部左端設(shè)置有壓電換能器(7)，壓電換能器(7)右端面上設(shè)置有全反射鏡(6 )，箱體(9 )底部光放大芯片(3 )右側(cè)光出射方向設(shè)置有第一準(zhǔn)直鏡(2 )，箱體(9 )底部第一準(zhǔn)直鏡(2)右側(cè)光出射方向設(shè)置有柱透鏡(I)，箱體(9)的頂部設(shè)置有頂蓋(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的窄線寬大功率外腔激光器，其特征在于:所述的第一準(zhǔn)直鏡(2)和第二準(zhǔn)直鏡(4)為雙凸透鏡，雙凸透鏡的左凸面和右凸面的曲率半徑為3?6mm，雙凸透鏡的鏡面上真空蒸鍍12?18層二氧化鋯或二氧化硅增透膜；所述的衍射光柵(5)是:帶寬為100GHz、刻線密度為400?6001/mm或透過率為85%?95% ;所述的壓電換能器(7)的相對介電常數(shù)為1600，機(jī)械品質(zhì)因數(shù)為80，機(jī)電耦合系數(shù)0.35，壓電應(yīng)變常數(shù)300 ;所述的全反射鏡(6)為平面鏡，全反射鏡(6)的鏡面上真空交替蒸鍍有2?8層三氧化二鋁和二氧化硅全反膜；所述的柱透鏡(I)為平凸鏡，平凸鏡的左端面為平面、右端面為凸面，凸面的曲率半徑為14?18mm，柱透鏡(I)的鏡面上真空蒸鍍10?16層二氧化鋯或二氧化硅增透膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的窄線寬大功率外腔激光器，其特征在于:所述的第一準(zhǔn)直鏡(2)和第二準(zhǔn)直鏡(4)為雙凸透鏡，雙凸透鏡的左凸面和右凸面的曲率半徑為4.5mm，雙凸透鏡的鏡面上真空蒸鍍14層二氧化鋯或二氧化硅增透膜；所述的衍射光柵(5)是:帶寬為100GHz、刻線密度為5001/mm或透過率為90% ;所述的壓電換能器(7)的相對介電常數(shù)為1600，機(jī)械品質(zhì)因數(shù)為80，機(jī)電耦合系數(shù)0.35，壓電應(yīng)變常數(shù)300;所述的全反射鏡(6)為平面鏡，全反射鏡(6)的鏡面上真空交替蒸鍍有4層三氧化二鋁和二氧化硅全反膜；所述的柱透鏡(I)為平凸鏡，平凸鏡的左端面為平面、右端面為凸面，凸面的曲率半徑為15mm，柱透鏡(I)的鏡面上真空蒸鍍14層二氧化鋯或二氧化硅增透膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的窄線寬大功率外腔激光器，其特征在于:所述的第一準(zhǔn)直鏡(2)和第二準(zhǔn)直鏡(4)為雙凸透鏡，雙凸透鏡的左凸面和右凸面的曲率半徑相同，雙凸透鏡的鏡面上真空蒸鍍12?18層二氧化鋯或二氧化硅增透膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的窄線寬大功率外腔激光器，其特征在于:所述的第一準(zhǔn)直鏡(2)和第二準(zhǔn)直鏡(4)為雙凸透鏡，第二準(zhǔn)直鏡(4)的左凸面和右凸面的曲率半徑以及所鍍增透膜的材料和層數(shù)與第一準(zhǔn)直鏡(2)相同。
【文檔編號】H01S5/06GK103647215SQ201310751231
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】陳江, 張輝, 阮軍, 王心亮, 劉丹丹, 余鳳翔, 張首剛 申請人:中國科學(xué)院國家授時中心