基于法珀標(biāo)準(zhǔn)具后向探測的穩(wěn)頻半導(dǎo)體激光器的制造方法
【專利摘要】一種基于法珀標(biāo)準(zhǔn)具后向探測的穩(wěn)頻半導(dǎo)體激光器，包括：一半導(dǎo)體激光器管芯；一第一聚焦透鏡，其位于半導(dǎo)體激光器管芯一端的輸出光路上；一光隔離器，其位于第一聚焦透鏡的輸出光路上；一第二聚焦透鏡，其位于光隔離器的輸出光路上；一光纖耦合輸出端，其位于第二聚焦透鏡的輸出光路上；一第三聚焦透鏡，其位于半導(dǎo)體激光器管芯另一端的輸出光路上；一分光棱鏡，其位于第三聚焦透鏡的輸出光路上，并呈45度角放置；一法珀標(biāo)準(zhǔn)具，其位于分光棱鏡的輸出光路上；一第一探測器芯片，其位于法珀標(biāo)準(zhǔn)具的輸出光路上；一第二探測器芯片，其位于分光棱鏡的折射光路上；一控制回路，其輸入端與第一探測器芯片連接并與第二探測器芯片連接，其輸出端與半導(dǎo)體激光器管芯連接。
【專利說明】
基于法珀標(biāo)準(zhǔn)具后向探測的穩(wěn)頻半導(dǎo)體激光器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于法珀標(biāo)準(zhǔn)具后向探測的穩(wěn)頻半導(dǎo)體激光器。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著半導(dǎo)體激光器技術(shù)的迅猛發(fā)展，半導(dǎo)體激光器本身性能的不斷提高，半導(dǎo)體激光器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于光纖通信、高分辨率激光光譜、中性原子的激光冷卻、新型量子頻標(biāo)、俘獲、激光探測等前沿科學(xué)研究方面。但是半導(dǎo)體激光器在自由運(yùn)轉(zhuǎn)時，其輸出頻率對其注入電流、工作溫度都極其敏感，穩(wěn)定性較差，會出現(xiàn)顯著的頻率漂移，這使得半導(dǎo)體激光器的應(yīng)用受到了限制。因此對半導(dǎo)體激光器的穩(wěn)頻控制具有重要意義和應(yīng)用價值。
[0003]目前比較實(shí)用的半導(dǎo)體激光器穩(wěn)頻技術(shù)主要有光反饋穩(wěn)頻技術(shù)、直接電控穩(wěn)頻技術(shù)以及混合穩(wěn)頻技術(shù)(光反饋和電反饋相結(jié)合的穩(wěn)頻方法)等。光反饋穩(wěn)頻技術(shù)主要有外腔光反饋穩(wěn)頻法、原子(或分子)基準(zhǔn)穩(wěn)頻法、法珀標(biāo)準(zhǔn)具穩(wěn)頻法等。各種穩(wěn)頻技術(shù)的關(guān)鍵是檢測出半導(dǎo)體激光器輸出頻率的變化量并將其轉(zhuǎn)化為電壓或電流信號變化量，再反饋回去控制半導(dǎo)體激光器的特種參數(shù)，比如工作溫度和驅(qū)動電流等，使其輸出激光頻率基本保持不變。但是鑒于目前鑒頻裝置體積較大，受外界環(huán)境干擾較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提出一種基于法珀標(biāo)準(zhǔn)具后向探測的穩(wěn)頻半導(dǎo)體激光器，具有結(jié)構(gòu)更簡單穩(wěn)固、體積更小、效率更高，力學(xué)性能穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明提供一種基于法珀標(biāo)準(zhǔn)具后向探測的穩(wěn)頻半導(dǎo)體激光器，包括:
[0006]一半導(dǎo)體激光器管芯；
[0007]—第一聚焦透鏡，其位于半導(dǎo)體激光器管芯一端的輸出光路上；
[0008]—光隔離器，其位于第一聚焦透鏡的輸出光路上；
[0009]—第二聚焦透鏡，其位于光隔離器的輸出光路上；
[0010]—光纖耦合輸出端，其位于第二聚焦透鏡的輸出光路上；
[0011 ] 一第三聚焦透鏡，其位于半導(dǎo)體激光器管芯另一端的輸出光路上；
[0012]一分光棱鏡，其位于第三聚焦透鏡的輸出光路上，并呈45度角放置；
[0013]一法珀標(biāo)準(zhǔn)具，其位于分光棱鏡的輸出光路上；
[0014]—第一探測器芯片，其位于法珀標(biāo)準(zhǔn)具的輸出光路上；
[0015]—第二探測器芯片，其位于分光棱鏡的折射光路上；
[0016]—控制回路，其輸入端與第一探測器芯片連接并與第二探測器芯片連接，其輸出端與半導(dǎo)體激光器管芯連接。
[0017]本發(fā)明的有益效果是，具有結(jié)構(gòu)更簡單穩(wěn)固、體積更小、效率更高，力學(xué)性能穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0018]為進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，以下結(jié)合實(shí)施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，其中:
[0019]圖1是本發(fā)明的一種基于法珀標(biāo)準(zhǔn)具后向探測的穩(wěn)頻半導(dǎo)體激光器示意圖；
【具體實(shí)施方式】
[0020]請參閱圖1所示，本發(fā)明提供一種基于法珀標(biāo)準(zhǔn)具后向探測的穩(wěn)頻半導(dǎo)體激光器，包括:
[0021]—半導(dǎo)體激光器管芯I，所述半導(dǎo)體激光器管芯I是輸出波長為1550nm的半導(dǎo)體激光器、波長為13 1nm的半導(dǎo)體激光器或波長為980nm的半導(dǎo)體激光器。并且所述的半導(dǎo)體激光器管芯I是雙向輸出的結(jié)構(gòu)，端口 A有增透膜，用于光纖耦合輸出激光，端口 B鍍有60 % -80%的反射膜，從而保證從激光器的端口 B可以有一部分的光用于反饋控制；
[0022]—第一聚焦透鏡2，其位于半導(dǎo)體激光器管芯I 一端的輸出光路上；
[0023]—光隔離器3，其位于第一聚焦透鏡2的輸出光路上，用于減少外部反射光對半導(dǎo)體激光器管芯I的影響；
[0024]—第二聚焦透鏡4，其位于光隔離器3的輸出光路上；
[0025]—光纖耦合輸出端5，其位于第二聚焦透鏡4的輸出光路上，用于光纖耦合輸出激光。
[0026]一第三聚焦透鏡6，其位于半導(dǎo)體激光器管芯I另一端的輸出光路上，用于分出一部分光進(jìn)行光頻率反饋控制，其中所述的第一、第二和第三聚焦透鏡2、4和6的雙面鍍增透減反膜。
[0027]一分光棱鏡7，其位于第三聚焦透鏡6的輸出光路上，并呈45度角放置，分光棱鏡的作用在于將聚焦后的激光分為傳播方向相互垂直的兩束；
[0028]—法珀標(biāo)準(zhǔn)具8，其位于分光棱鏡7的輸出光路上，所述的法珀標(biāo)準(zhǔn)具8是固體的或是空氣隙的法珀標(biāo)準(zhǔn)具，用于將光頻率信號轉(zhuǎn)換為光功率信號，起到鑒頻的作用；
[0029]—第一探測器芯片9，其位于法珀標(biāo)準(zhǔn)具8的輸出光路上，用于將功率信號轉(zhuǎn)換為電壓信號；
[0030]一第二探測器芯片10，其位于分光棱鏡7的折射光路上，使一小部分光經(jīng)過90度轉(zhuǎn)向入射到光電探測器芯片中，從而將光功率信號直接轉(zhuǎn)換為電壓信號；
[0031]—控制回路11，其輸入端與第一探測器芯片9連接，并與第二探測器芯片10連接，其輸出端與半導(dǎo)體激光器管芯I連接，法珀標(biāo)準(zhǔn)具8的輸出到第一探測器芯片9，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后到控制回路11，第二探測器芯片10直接輸出到控制回路11，從而通過比較第一探測器芯片9和第二探測器芯片10的電壓信號，控制半導(dǎo)體激光器管芯I的工作電流和工作溫度，從而實(shí)現(xiàn)高精度的激光穩(wěn)頻。
[0032]其中所述的半導(dǎo)體激光器管芯1、第一聚焦透鏡2、光隔離器3、第二聚焦透鏡4、光纖親合輸出端5、第三聚焦透鏡6、分光棱鏡7、法I自標(biāo)準(zhǔn)具8、第一探測器芯片9、第二探測器芯片10、控制回路11放置在同一銅質(zhì)熱沉12上，所述的熱沉12上帶有熱電制冷器進(jìn)行主動控溫。
[0033]本發(fā)明的工作過程為:
[0034]請參閱圖1所示，采用法珀標(biāo)準(zhǔn)具8作為頻率基準(zhǔn)，鑒頻信號的產(chǎn)生時利用透射光峰值的一半所對應(yīng)的頻率做中心頻率，當(dāng)激光輸出頻率偏離中心頻率時，第一探測器芯片9和第二探測器芯片10輸出電壓信號不等，將接受到的兩個電壓信號做除法，依據(jù)得到的商值通過控制電路11及時調(diào)節(jié)激光器的驅(qū)動電流值，將頻率鎖定在中心頻率上。
[0035]綜上所述，本發(fā)明提供一種基于法珀標(biāo)準(zhǔn)具后向探測的穩(wěn)頻半導(dǎo)體激光器具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊、成本低、輸出效率高等優(yōu)點(diǎn)。
[0036]以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種基于法珀標(biāo)準(zhǔn)具后向探測的穩(wěn)頻半導(dǎo)體激光器，包括: 一半導(dǎo)體激光器管芯； 一第一聚焦透鏡，其位于半導(dǎo)體激光器管芯一端的輸出光路上； 一光隔離器，其位于第一聚焦透鏡的輸出光路上； 一第二聚焦透鏡，其位于光隔離器的輸出光路上； 一光纖耦合輸出端，其位于第二聚焦透鏡的輸出光路上； 一第三聚焦透鏡，其位于半導(dǎo)體激光器管芯另一端的輸出光路上； 一分光棱鏡，其位于第三聚焦透鏡的輸出光路上，并呈45度角放置； 一法珀標(biāo)準(zhǔn)具，其位于分光棱鏡的輸出光路上； 一第一探測器芯片，其位于法珀標(biāo)準(zhǔn)具的輸出光路上； 一第二探測器芯片，其位于分光棱鏡的折射光路上； 一控制回路，其輸入端與第一探測器芯片連接并與第二探測器芯片連接，其輸出端與半導(dǎo)體激光器管芯連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于法珀標(biāo)準(zhǔn)具后向探測的穩(wěn)頻半導(dǎo)體激光器，其中所述半導(dǎo)體激光器管芯是雙向輸出的結(jié)構(gòu)，端口A有增透膜，用于光纖耦合輸出激光，端口B鍍有60%-80%的反射膜，從而保證從激光器的端口 B有一部分的光用于反饋控制。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于法珀標(biāo)準(zhǔn)具后向探測的穩(wěn)頻半導(dǎo)體激光器，其中雙向輸出的半導(dǎo)體激光器管芯是輸出波長為1550nm的半導(dǎo)體激光器、波長為1310nm的半導(dǎo)體激光器或波長為980nm的半導(dǎo)體激光器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于法珀標(biāo)準(zhǔn)具后向探測的穩(wěn)頻半導(dǎo)體激光器，其中所述的第一、第二和第三聚焦透鏡的雙面鍍增透減反膜。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于法珀標(biāo)準(zhǔn)具后向探測的穩(wěn)頻半導(dǎo)體激光器，其中所述的法珀標(biāo)準(zhǔn)具是固體的或是空氣隙的法珀標(biāo)準(zhǔn)具。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于法珀標(biāo)準(zhǔn)具后向探測的穩(wěn)頻半導(dǎo)體激光器，其中所述的半導(dǎo)體激光器管芯、第一聚焦透鏡、光隔離器、第二聚焦透鏡、光纖耦合輸出端、第三聚焦透鏡、分光棱鏡、法珀標(biāo)準(zhǔn)具、第一探測器芯片、第二探測器芯片和控制回路放置在同一銅質(zhì)熱沉上。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于法珀標(biāo)準(zhǔn)具后向探測的穩(wěn)頻半導(dǎo)體激光器，其中所述的熱沉上帶有熱電制冷器進(jìn)行主動控溫。
【文檔編號】H01S5/0687GK106025794SQ201610578796
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月21日
【發(fā)明人】郭錦錦, 劉建國, 祝寧華
【申請人】中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所