1 苏州大学光电科学与工程学院，江苏 苏州 215006
2 江苏省先进光学制造技术重点实验室，江苏 苏州 215006
3 教育部现代光学技术重点实验室，江苏 苏州 215006
4 度亘核芯光电技术（苏州）有限公司，江苏 苏州 215000
采用反射式体布拉格光栅（VBG）实现半导体激光锁频是激光技术应用中的关键技术之一，进一步压窄半导体激光的输出光谱线宽、提高外腔效率是研究重点。采用微通道水冷半导体激光模块，利用衍射效率为18%的VBG构建激光外腔，分析了前端面反射率分别为0.02%、0.20%、0.40%时的输出光谱与外腔效率。研究结果表明，半导体激光前端面反射率的降低能够进一步优化半导体激光器的输出光谱，提高外腔效率，压窄输出光谱线宽，实现大驱动电流范围的激光锁频。对于前端面反射率为0.02%的半导体激光器，激光输出中心波长锁定在779.8 nm处，光谱线宽压缩至0.08 nm，温漂系数为6.25 pm·℃-1，电流漂移系数为0.9 pm·A-1，外腔效率达到106%，连续输出功率达到127 W。
激光器 波长稳定 线宽窄化 外腔反馈 体布拉格光栅 中国激光
2023, 50(23): 2301003
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100049
3 吉林省长光瑞思激光技术有限公司，吉林 长春 130051
由于有色金属对蓝光激光光源具有良好的吸收效率，因此蓝光半导体激光器逐步成为研究热点。针对激光加工纯铜、纯金、高强铝等高反射金属材料的市场需求，采用体布拉格光栅作为外腔反馈元件，压窄激光线宽，稳定激光波长，并基于空间合束技术将6片单管蓝光激光芯片聚焦耦合进芯径为105 μm、数值孔径为0.22的光纤中，研制出窄线宽蓝光半导体激光光纤耦合模块。当工作电流为3 A时，该激光模块的输出功率为26.32 W，稳定输出波长为444.29 nm，光谱线宽被压至0.18 nm。
激光器 蓝光半导体激光器 窄线宽 体布拉格光栅 外腔反馈 中国激光
2023, 50(10): 1001004
红外与激光工程
2023, 52(1): 20220206
Author Affiliations
Abstract
1 Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130033, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
In this research, the highly efficient external cavity feedback technology based on volume Bragg grating (VBG) is studied. By using the structure of a fast axis collimating lens, the beam transformation system, a slow axis collimating lens, and VBG, the divergence angle of the fast and slow axes of the diode laser incident on the VBG is reduced effectively, and the feedback efficiency of the external cavity is improved. Combined with beam combining technology, fiber coupling technology, and precision temperature control technology, a high-power and narrow-linewidth diode laser pump source of kilowatt class is realized for alkali metal vapor laser pumping. The core diameter of the optical fiber is 1000 µm, the numerical aperture is 0.22, the output power from the fiber is 1013 W, the fiber coupling efficiency exceeds 89%, and the external cavity efficiency exceeds 91%. The central wavelength is 852.052 nm (in air), which is tunable from 851.956 nm to 852.152 nm, and the spectral linewidth is 0.167 nm. Research results can be used for cesium alkali metal vapor laser pumping.
external cavity feedback volume Bragg grating diode laser beam combining narrow linewidth tunable wavelength Chinese Optics Letters
2022, 20(8): 081401
强激光与粒子束
2021, 33(9): 091001
1 北京航天控制仪器研究所, 北京 100094
2 北京市光纤传感系统工程技术研究中心, 北京 100094
为了解决光纤激光器外腔光谱组束中存在像差以及发光单元反馈不足等问题, 采用将组束系统中单个传输透镜准直和聚焦功能分离的方法, 搭建了光纤激光外腔反馈系统, 实现了激光波长的锁定。结果表明, 该系统光光转换效率为91.5%, 反馈输出线宽为0.16nm, 输出功率为29.7W, 组束方向M2=1.241, 非组束方向M2=1.171,实验结果同理论分析相符。该外腔反馈方案可以应用于光纤激光器光谱组束。
激光器 光纤激光器 外腔反馈 光谱组束 lasers fiber laser external cavity feedback spectral beam combining
北京工业大学 激光工程研究院, 北京 100124
采用外建激光谐振腔, 在低于原芯片阈值的电流激励下对LDA的每个发光点进行单独测量, 从而分析整个半导体激光阵列(LDA)的smile效应。实验中利用镀膜反射率大于半导体前腔面的外腔镜形成外腔半导体激光器。在外腔中插入曲面平行于p-n结的柱面镜, 使只在光轴上的发光点与外腔镜形成外腔激光器, 降低该发光点的激光阈值, 从而使其在正常的阈值以下的电流激励下输出激光, 在平行于p-n结的方向移动柱面镜, 可以逐个对半导体激光器中的发光点进行选择测量, 从而获得LDA smile效应的测量值。测量中的低电流激励产生的热量对芯片寿命没有影响, 对LDA的发光点的单个测量也避免了其他发光点对CCD的影响。
半导体激光器 外腔反馈 smile效应 diode laser external cavity feedback smile effect
1 清华大学 精密仪器系 精密测试技术及仪器国家重点实验室, 北京 100084
2 北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
3 福建福晶科技股份有限公司, 福建 福州 350003
准确的双折射特性测量对于液晶的实际应用具有重要意义。研究了液晶材料的工作原理, 以激光回馈效应为基础, 搭建了各向异性外腔回馈双折射测量系统, 对不同驱动电压下液晶的双折射特性进行测量。测量结果表明, 各向异性外腔回馈双折射测量系统测量精度在0.3°之内; 通过施加0~24V交流电压, 液晶材料双折射率在2.74×10-1~2.39×10-3范围内变化, 对应各向异性呈现出460°~5°的大范围位相延迟值。电压范围在0.7~2V时, 电压-双折射率关系表现出较好的线性度, 通过线性拟合对该范围内电压-双折射率关系进行计算, 其线性度优于95.5%。液晶材料可以提供稳定的位相延迟, 同一电压值下的位相延迟短期重复性优于0.52°, 长期重复性优于4.5°。
液晶材料 双折射特性 位相延迟 激光回馈效应 各向异性外腔回馈 liquid crystals birefringence phase retardation laser feedback effect anisotropy external cavity feedback 红外与激光工程
2017, 46(3): 0306003
浙江大学现代光学仪器国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
通过对半导体激光器(LD)的损耗和阈值电流特性的分析,引入等效反射系数的概念,根据多光束干涉的原理,导出了在外腔反馈作用下LD的阈值电流公式。从等效反射系数的推导可以看出,外腔的反馈相当于增大了LD一个端面的反射率,减小了损耗,从而使LD激光振荡的阈值降低。该公式在外腔长度和激光波长可以比拟的情况下能够准确地分析反馈注入对阈值电流的影响,但是在外腔长度远大于激光波长情况下不再适用。针对实验中外腔长度较大的情况,使用光功率的分析简化了理论模型,得出了与实验结果相吻合的结论,即外腔反馈注入使LD出光阈值电流明显降低。
激光技术 半导体激光器 外腔反馈 阈值电流
1 华中理工大学光电子工程系,武汉 430074
2 华中理工大学光电子工程系,武汉 430074μ
对光纤光栅外腔反馈的高功率半导体激光器的光谱线宽特性进行了理论与实验研究。理论分析表明,根据不同的外腔参数,激光器的线宽能被压缩或展宽。外腔反射率对光谱线宽的影响要比外腔腔长灵敏得多。实验实现了激光器的线宽由6 nm到0.8 nm的压缩。光纤光栅外腔反馈不仅能改善高功率半导体激光器的光谱特性,而且可提高激光器主模对次模的抑制比。
光纤光栅 外腔反馈 光谱线宽
