本實用新型屬于半導體激光器技術領域，尤其涉及一種半導體激光器光譜組束的不對稱結構。

背景技術：

半導體激光器具有效率高、體積小、直接調(diào)制能力高、使用壽命長等突出優(yōu)點。這些特性決定了半導體激光器在光通信、激光加工、泵浦源、生物與醫(yī)學等領域得到廣泛的應用。但是半導體激光陣列存在固有缺陷，其整體的光束質(zhì)量不高，空間亮度不高。因此改善半導體激光陣列的光束質(zhì)量，提高其空間亮度在應用中顯得尤為重要。

改善半導體激光器光束質(zhì)量的方法包括相干合束和非相干合束，非相干合束中光譜組束可以有效提高半導體激光器的整體光束質(zhì)量，可以實現(xiàn)與單個發(fā)光單元光束質(zhì)量相近的激光輸出，同時可以實現(xiàn)大功率輸出。光譜組束的方法比相干合束結構簡單、調(diào)制方便、更容易實現(xiàn)。

半導體激光器光譜組束技術是近年來的研究難點：(1)光纖通信利用波分復用增大傳輸容量，要求半導體激光光源有非常窄的線寬，利用半導體激光器可以實現(xiàn)窄線寬輸出；(2)利用更多發(fā)光單元的光譜組束技術可以實現(xiàn)半導體激光器的高功率輸出，增加參與光譜組束發(fā)光單元數(shù)目的難點是壓縮光譜組束輸出光譜的線寬。

因此，現(xiàn)有技術的上述問題亟待解決。

技術實現(xiàn)要素：

鑒于此，本實用新型的目的是為了克服現(xiàn)有技術存在的缺點和不足，本實用新型針對現(xiàn)有技術的難點，提供一種半導體激光器光譜組束的不對稱結構。該結構可以壓縮半導體激光器光譜組束的腔長近一半，進而壓縮半導體激光器光譜組束的輸出線寬；因此該結構可為大功率半導體激光器光譜組束提供有效方法。

本實用新型請求保護一種半導體激光器光譜組束的不對稱結構的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括依次擺放的半導體激光陣器，傳輸透鏡，衍射光柵，準直透鏡、輸出耦合鏡：

所述半導體激光陣器為多個發(fā)光單元線性陣列；

所述傳輸透鏡采用平凸透鏡，用于將光束聚焦到衍射光柵上；

所述衍射光柵采用透射光柵，該光柵中心衍射峰值波長對應半導體激光陣器的波長；

所述準直透鏡采用平凸透鏡；所述輸出耦合鏡為部分反射平面鏡。

本實用新型所設計的半導體激光器光譜組束的不對稱結構分離傳統(tǒng)結構傳輸透鏡的準直作用和聚焦作用，分別由兩個透鏡來實現(xiàn)。有如下特點：

(1)對比于傳統(tǒng)結構，所述不對稱結構的激光外腔的腔長縮短近一倍，整個光譜組束的整體結構較??；(2)進一步講，所述不對稱結構與傳統(tǒng)結構在腔長接近時，不對稱結構的傳輸透鏡的焦距是傳統(tǒng)結構的近2倍，光譜組束輸出光束的線寬更窄。

附圖說明

圖1為半導體激光器光譜組束的不對稱結構的系統(tǒng)示意圖。

圖2為傳統(tǒng)半導體激光器光譜組束的結構的系統(tǒng)。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本實用新型作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本實用新型的保護范圍。

如圖1所示，為本實用新型請求保護的半導體激光器光譜組束的不對稱結構的結構的系統(tǒng)示意圖。該半導體激光器光譜組束的不對稱結構的系統(tǒng)包括依次擺放的半導體激光陣器101，傳輸透鏡102，衍射光柵103，準直透鏡104、輸出耦合鏡105；

所述半導體激光陣器為多個發(fā)光單元線性陣列；包含但不限于標準的CM bar條、Mini bar條、或為emitter與bar條在空間上排列成的線陣、疊陣。

所述半導體激光陣器前端面鍍增透膜，鍍膜后的透過濾大于99％；所述半導體激光陣器前端面安裝了光束整形原件，其作用是對出射光束快滿軸進行準直。

所述傳輸透鏡采用平凸透鏡，對不同發(fā)光單元發(fā)出的光束聚焦到光柵上；各端面都鍍有增透膜，放置在半導體器出光處盡可能近的位置；

所述衍射光柵采用透射光柵，該光柵中心衍射峰值波長對應半導體激光器的波長；峰值衍射率為99％以上，放置在傳輸透鏡的后焦平面上。

所述準直透鏡采用平凸透鏡；各端面都鍍有增透膜，放置在透射光柵后合適位置，對單個發(fā)光單元發(fā)出的光束起準直作用。

所述輸出耦合鏡為部分反射平面鏡；其反射率為4％。

所述傳輸透鏡僅實現(xiàn)對不同發(fā)光單元光束的聚焦功能，不再實現(xiàn)對單個發(fā)光單元的光束的準直功能；所述準直透鏡放置在光柵后對單個發(fā)光單元的光束進行準直。所述傳輸透鏡、衍射光柵、準直透鏡、輸出耦合鏡構成的外腔，半導體激光陣列的光束進行光譜組束。

所述半導體激光陣器發(fā)出的多光束經(jīng)過傳輸透鏡的聚焦作用匯聚到衍射光柵上某一點，經(jīng)光柵衍射后的光束入射到準直透鏡上，經(jīng)準直透鏡準直后的光束入射到輸出耦合鏡上，輸出耦合鏡反饋部分光回到對應的發(fā)光單元，形成波長鎖定。對比傳統(tǒng)結構，該結構可以壓縮半導體激光器光譜組束的腔長近一半，等效于在腔長不變的情況下，增大傳輸透鏡的焦距，進而實現(xiàn)半導體激光器窄線寬輸出，進一步為多個半導體激光陣列光譜組束提供有效方法。

壓縮光譜線寬的原理：

半導體激光器出射的光束，經(jīng)過快慢軸準之后，經(jīng)過光束壓縮裝置的壓縮光寬，經(jīng)過傳輸透鏡的聚焦到光柵上同一點，經(jīng)過光柵的衍射，將特定波長光束反饋回各自發(fā)光單元，實現(xiàn)波長鎖定；波長不同的不同發(fā)光單元的光束利用光柵的色散特性合為一束光，完成光譜組束。

不同發(fā)光單元的光束入射到光柵上，滿足光柵方程：

d(sinα+sinβ)＝mλ (1)

其中d是光柵常數(shù)，α是光束在光柵上的入射角，β是衍射角，λ是入射光束的波長，m是衍射級，這里m＝-1或m＝1。

根據(jù)光柵方程(1)和變換透鏡的聚焦作用，光譜組束輸出光束光譜線寬的表達式：

其中D在傳輸透鏡上入射光寬，d是光柵常數(shù)，θ是對應中心波長的信號光在光柵上的入射角，f是變換透鏡的焦距，Δλ是光譜組束輸出光束的線寬。

根據(jù)(2)式，可以得出，可以通過壓縮光寬D，增大傳輸透鏡的焦距f來壓縮半導體激光器光譜組束的輸出線寬。

本使用新型的不對稱結構對比于傳統(tǒng)結構，等效于在腔長一定的情況增大傳輸透鏡的焦距，傳輸透鏡焦距增大一倍，即傳輸透鏡f增大一倍，代入(2)式得出，輸出光束的線寬Δλ也縮小一倍，即光譜組束的輸出線寬被壓縮了一倍。

本實用新型中應用具體實施例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本實用新型的方法及其核心思想，對于本領域的一般技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型的保護的范圍。