專利名稱：抗振外腔半導(dǎo)體激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體激光器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到外腔半導(dǎo)體激光器。
背景技術(shù)：
外腔半導(dǎo),光器由于其超窄線寬、易調(diào)諧的特性在原子精密光譜學(xué)、光抽運(yùn) 原子鐘、星載原子鐘、相干光通訊、波分復(fù)用通訊網(wǎng)等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。但是， 夕卜腔半導(dǎo)體激光器魏過外加耦合腔件選模、壓窄激光線寬來獲得激光輸出，所以 外加器件的穩(wěn)定性直接決定激光器能否正常工作。特別是在星載原子鐘和光通信 中，由于其工作環(huán)境惡劣，要求激光器能夠有較強(qiáng)適應(yīng)環(huán)境的能力，要求其具有良 好的機(jī)械穩(wěn)定性、溫度穩(wěn)定性、抗電磁干擾能力，并且保持激光輸出性能不變。但 是，通常的外腔半導(dǎo)體、激光器機(jī)械穩(wěn)定性較差，并不能在上述領(lǐng)域工作。以最常見
的外腔半導(dǎo)體激光器為例，可以發(fā)現(xiàn)其機(jī)械穩(wěn)定性較差。Littrow結(jié)構(gòu)光柵外腔半 導(dǎo)體激光器，通過利用光柵作為選頻器件，并與激光二級管端面構(gòu)成外腔獲得^t莫 窄線寬的激光輸出。它由激光二極管、準(zhǔn)直透鏡、光柵組成，激光二極管前后端面 形成本征腔，其發(fā)出的激光經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直，投射到光柵上，經(jīng)過光柵選模的反 射光反饋到激光二極管，光柵與激光二極管左端面形成外腔壓窄激光器線寬，轉(zhuǎn)動 光柵可改變光柵的選頻波段和外腔長度，可實(shí)現(xiàn)激光的連續(xù)調(diào)諧。在這種結(jié)構(gòu)中， 光柵具有選模作用，同時(shí)兼?zhèn)錁?gòu)成外腔壓窄線寬的作用。光柵的機(jī)械穩(wěn)定性就決定 了旨激光器的穩(wěn)定性，其微小的振動足以改變光柵的位移，使光柵失去上述的兩 個(gè)功能，導(dǎo)致激光器不能工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服上述外腔半導(dǎo)體激光器的缺點(diǎn)，提供一種 設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)簡單、抗振性能好、適應(yīng)環(huán)境、保持窄線寬、連續(xù)可調(diào)諧的抗振外 腔半導(dǎo)體激光器。
解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是在底板上設(shè)置有半導(dǎo)體致冷片，半導(dǎo) 體致冷片的冷面上設(shè)置有外腔腔體，外腔腔體內(nèi)的左側(cè)壁上設(shè)置有激光二極管，外
3腔腔體內(nèi)的底部設(shè)置有熱敏電阻、隔板、鏡座、支承體，支承體上設(shè)置有雙凸準(zhǔn)直 透鏡，鏡座上設(shè)置有干涉濾光片，隔板上設(shè)置有激光入射面為凸面、出射面為平面 的聚焦透鏡，隔板上設(shè)置有與平面反射鏡聯(lián)接的壓電換能器，外腔腔體右側(cè)壁的出 光孔上設(shè)置有平凸準(zhǔn)直透鏡，外腔腔體的上端設(shè)置有外腔腔體上蓋，外腔腔體的外 部設(shè)置有外殼，外殼的左側(cè)壁上加工有導(dǎo)線孔、右側(cè)壁的出光孔上設(shè)置有平面透射 鏡。
本發(fā)明的雙凸準(zhǔn)直透鏡激光入射面的曲率半徑為2. 5 3. 5mm、激光出射面曲率 半徑為18 22mm。本發(fā)明的干涉濾光片與中心線的正向夾角a為5° 10° ，干涉 濾光片一面真空交替蒸鍍50 100層氧化硅和氧化硒介質(zhì)膜、另一面真空蒸鍍5 15層氟化鎂增透膜，聚焦透鏡的激光入射面為凸面、曲率半徑為8.8 11.6mm，聚 焦透鏡的激光出射面為平面，平面反射鏡的鏡面上真空交替蒸鍍4 12 二氧化硅、 二氧化鋯反射膜，平面透射鏡的鏡面上真空蒸鍍有5 15層氟化鎂增透膜。
本發(fā)明的雙凸準(zhǔn)直透鏡激光入射面的曲率半徑最佳為3.0mm、激光出射面曲率 半徑最佳為20mm。本發(fā)明的干涉濾光片與中心線的正向夾角a最佳為5。，干涉濾 光片一面最佳真空交替蒸鍍75層氧化硅和氧化硒介質(zhì)膜、另一面最佳真空蒸鍍10 層氟化鎂增透膜，聚焦透鏡的激光入射面為凸面、曲率半徑最佳為10. 9mm，聚焦透 鏡的激光出射面為平面，平面反射鏡的鏡面上最佳真空交替蒸鍍6層二氧化硅、二 氧化鋯反射膜，平面透射鏡的鏡面上最佳真空蒸鍍有10層氟化鎂增透膜。 本發(fā)明的平凸準(zhǔn)直透鏡的結(jié)構(gòu)與聚焦透鏡的結(jié)構(gòu)完全相同。 本發(fā)明的平面反射鏡位于聚焦透鏡的焦點(diǎn)所在的垂直平面內(nèi)。 本發(fā)明采用了干涉濾光片濾波以及將平面反射鏡設(shè)置在聚焦透鏡焦點(diǎn)的垂直 平面上，提高了本發(fā)明的抗振性能，輸出激光得到了超窄線寬。本發(fā)明具有設(shè)計(jì)合 理、結(jié)構(gòu)簡單、無需調(diào)節(jié)、能適應(yīng)M和氣壓變化、抗電磁干擾能力強(qiáng)靴點(diǎn)，可 應(yīng)用于星載原子鐘、商用原子鐘、波分復(fù)用光通訊等領(lǐng)域。


圖1本發(fā)明實(shí)施例1的主視圖。 圖2圖1的俯視圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一iW細(xì)說明，但本發(fā)明不限于這些實(shí)施例。實(shí)施例1
在圖l、 2中，本實(shí)施例的抗振外腔半導(dǎo)微光器由外殼l、激光二極管2、雙 凸準(zhǔn)直透鏡3、干涉濾光片4、夕卜腔腔體上蓋5、聚焦透鏡6、壓電換能器7、平面 反射鏡8、平凸準(zhǔn)直透鏡9、平面劍寸鏡10、隔板11、外腔腔體12、底板13、鏡 座14、支承體15、熱敏電阻16、半導(dǎo)體致冷片17聯(lián)接構(gòu)成。
在底板13上用導(dǎo)熱膠粘接有半導(dǎo)體致冷片17，半導(dǎo)體致冷片17的冷面上用導(dǎo) 熱膠粘接有外腔腔體12，半導(dǎo)體致冷片17通過導(dǎo)線連接電源，半導(dǎo)體致冷片17 用于穩(wěn)定外腔腔體12內(nèi)的溫度。外腔腔體12的底部安裝有熱敏電阻16,熱敏電 阻16用于測量外腔腔體12內(nèi)的溫度，外腔腔體12內(nèi)的左側(cè)壁上安裝有激光二極 管2，激光二極管2用于發(fā)出激光，夕卜腔腔體12內(nèi)的底部與外腔腔體12底部連為 一體有隔板ll、鏡座14、支承體15，支承體15上用螺紋緊固連接件固定聯(lián)接安裝 有雙凸準(zhǔn)直透鏡3，雙凸準(zhǔn)直透鏡3為雙凸透鏡，雙凸準(zhǔn)直透鏡3激光入射一面的 曲率半徑為3ram，激光出射一面曲率半徑為20mm。鏡座14上用螺紋緊固連接件固 定聯(lián)接安裝有干涉濾光片4，干涉濾光片4與中心線的正向夾角a為7° ，干涉濾 光片4 一面真空交替蒸鍍75層氧化硅、氧化硒介質(zhì)膜，起濾波作用，帶寬在0.8nm 以下，干涉濾光片4的另一面真空蒸鍍10層氟化鎂增透膜。隔板ll上安裝有聚焦 透鏡6，聚焦透鏡6為平凸透鏡，激光入射面為凸面、曲率半徑為10.9mm，聚焦透 鏡6的激光出射面為平面。隔板11上用膠粘接有壓電換能器7，壓電換能器7通過 導(dǎo)線連接外部電壓源，壓電換能器7的長度可通過改變外接電壓源來調(diào)節(jié)。壓電換 能器7的激光出射端面上用膠粘接平面反射鏡8，平面反射鏡8位于聚焦透鏡6的 焦點(diǎn)所在的垂直平面內(nèi)，平面反射鏡8的鏡面上真空交替蒸鍍6層二氧化硅、二氧 化鋯反射膜，反射率為30%。外腔腔體12右側(cè)壁的通光孔上用螺紋緊聯(lián)連接件固定 聯(lián)接安裝有平凸準(zhǔn)直透鏡9，平凸準(zhǔn)直透鏡9的結(jié)構(gòu)與聚焦透鏡6的結(jié)構(gòu)完全相同， 平凸準(zhǔn)直透鏡9的激光入射面為平面、激光出射面為凸面。外腔腔體12的上端用 螺紋緊固聯(lián)接件固定聯(lián)接安裝有外腔腔體上蓋5。外腔腔體12的外部套裝有外殼1, 外殼1的下端用螺紋緊固聯(lián)接件與底板13固定聯(lián)接，外殼1的左側(cè)壁上加工有導(dǎo) 線孔、右側(cè)壁上加工有通光孔，通光孔內(nèi)用螺紋緊固聯(lián)接件固定聯(lián)接安裝有平面透 射鏡10，平面鄉(xiāng)鏡10兩鏡面上真空交替蒸鍍10氟化鎂增透膜。這種結(jié)構(gòu)的抗振 外腔半導(dǎo)體激光器，采用了干涉濾光片濾波以及將平面反射鏡設(shè)置在聚焦透鏡焦點(diǎn)
5的垂直平面上，提高了抗振外腔半導(dǎo)體激光器的抗振性能，輸出激光得到了超窄線 寬。
實(shí)施例2
本實(shí)施例雙凸準(zhǔn)直透鏡3激^A射面的曲率半徑為2. 5mm、激光出射面曲率半 徑為18mm。干涉濾光片4與中心線的正向夾角ci為5° ，千涉濾光片4一面真空交 替蒸鍍50層氧化硅和氧化硒介質(zhì)膜、另一面真空蒸鍍5層氟化鎂增透膜，聚焦透 鏡6的激光入射面為凸面、曲率半徑為8,8mm，聚焦透鏡6的激光出射面為平面。 平面反射鏡8的鏡面上真空交替蒸鍍4層二氧化硅、二氧化鋯反射膜，平面透射 鏡10的鏡面上真空蒸鍍有5層氟化鎂增透膜。平凸準(zhǔn)直透鏡9的結(jié)構(gòu)與聚焦透鏡6 的結(jié)構(gòu)完全相同。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。
實(shí)施例3
本實(shí)施例雙凸準(zhǔn)！3i鏡3激^A射面的曲率半徑為3. 5mm、激光出射面曲率半 徑為22mm。干涉濾光片4與中心線的正向夾角a為10° ，干涉濾光片4 一面真空 交替蒸鍍100層氧化硅和氧化硒介質(zhì)膜、另一面真空蒸鍍15層氟化鎂增透膜，聚 焦透鏡6的激光入射面為凸面、曲率半徑為11.6咖，聚焦透鏡6的激光出射面為平 面。平面反射鏡8的鏡面上真空交替蒸鍍12層二氧化硅、二氧化鋯反射膜，平面 M"鏡10的鏡面上真空蒸鍍有15層氟化鎂增透膜。平凸準(zhǔn)直透鏡9的結(jié)構(gòu)與聚焦 透鏡6的結(jié)構(gòu)完全相同。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。
本發(fā)明的工作原理如下；
激光二極管2出射的激光經(jīng)雙凸準(zhǔn)直透鏡3后準(zhǔn)直為平行光束，該平行激光束 透過干涉濾光片4后獲得^^莫激光，此平行^1激光透過聚焦透鏡6聚焦在平面反 射鏡8上， 一部分光被位于聚焦透鏡6焦點(diǎn)平面的平面反射鏡8反射回激光二極 管2壓窄激光線寬，另一部分激光通過平凸準(zhǔn)直透鏡9準(zhǔn)直為平行光束，供用戶使 用。
權(quán)利要求
1、一種抗振外腔半導(dǎo)體激光器，其特征在于在底板(13)上設(shè)置有半導(dǎo)體致冷片(17)，半導(dǎo)體致冷片(17)的冷面上設(shè)置有外腔腔體(12)，外腔腔體(12)內(nèi)的左側(cè)壁上設(shè)置有激光二極管(2)，外腔腔體(12)內(nèi)的底部設(shè)置有熱敏電阻(16)、隔板(11)、鏡座(14)、支承體(15)，支承體(15)上設(shè)置有雙凸準(zhǔn)直透鏡(3)，鏡座(14)上設(shè)置有干涉濾光片(4)，隔板(11)上設(shè)置有激光入射面為凸面、出射面為平面的聚焦透鏡(6)，隔板(11)上設(shè)置有與平面反射鏡(8)聯(lián)接的壓電換能器(7)，外腔腔體(12)右側(cè)壁的出光孔上設(shè)置有平凸準(zhǔn)直透鏡(9)，外腔腔體(12)的上端設(shè)置有外腔腔體上蓋(5)，外腔腔體(12)的外部設(shè)置有外殼(1)，外殼(1)的左側(cè)壁上加工有導(dǎo)線孔、右側(cè)壁的出光孔上設(shè)置有平面透射鏡(10)。
2、 按照權(quán)利要求1所述的抗振外腔半導(dǎo)體激光器，其特征在于所說的雙凸 準(zhǔn)直透鏡(3)激光入射面的曲率半徑為2.5 3.5mm、激光出射面曲率半徑為18 22mm;所說的干涉濾光片(4)與中心線的正向夾角(ct )為5° 10° ，干涉濾光 片(4) 一面真空交替蒸鍍50 100層氧化硅和氧化硒介質(zhì)膜、另一面真空蒸鍍5 15層氟化鎂增透膜，聚焦透鏡(6)的激光入射面為凸面、曲率半徑為8. 8 11. 6mm， 聚焦透鏡(6)的激光出射面為平面，平面反射鏡(8)的鏡面上真空交替蒸鍍4 12二氧化硅、二氧化鋯反射膜，平面透射鏡(10)的鏡面上真空蒸鍍有5 15層氟 化鎂增透膜。
3、 按照權(quán)利要求2所述的抗振外腔半導(dǎo)體激光器，其特征在于所說的雙凸 準(zhǔn)直透鏡(3)激光入射面的曲率半徑為3.0mm、激光出射面曲率半徑為20mi;所 說的干涉濾光片(4)與中心線的正向夾角(a )為5° ，干涉濾光片(4) 一面真 空交替蒸鍍75層氧化硅和氧化硒介質(zhì)膜、另一面真空蒸鍍10層氟化鎂增透膜，聚 焦透鏡(6)的激光入射面為凸面、曲率半徑為10.9mm，聚焦透鏡(6)的激光出射 面為平面，平面反射鏡(8)的鏡面上真空交替蒸鍍6層二氧化硅、二氧化鋯反射 膜，平面透射鏡(10)的鏡面上真空蒸鍍有10層氟化鎂增透膜。
4、 按照權(quán)利要求1所述的抗振外腔半導(dǎo)體激光器，其特征在于所說的平凸 準(zhǔn)直透鏡(9)的結(jié)構(gòu)與聚焦透鏡(6)的結(jié)構(gòu)完全相同。
5、 按照權(quán)利要求1或2或3所述的抗振外腔半導(dǎo)f本激光器，其特征在于所 說的平面反射鏡(8)位于聚焦透鏡(6)的焦點(diǎn)所在的垂直平面內(nèi)。
全文摘要
一種抗振外腔半導(dǎo)體激光器，在底板上設(shè)半導(dǎo)體致冷片，半導(dǎo)體致冷片的冷面上設(shè)外腔腔體，外腔腔體內(nèi)的左側(cè)壁上設(shè)激光二極管，外腔腔體內(nèi)的底部設(shè)熱敏電阻、隔板、鏡座、支承體，支承體上設(shè)置有雙凸準(zhǔn)直透鏡，鏡座上設(shè)干涉濾光片，隔板上設(shè)激光入射面為凸面、出射面為平面的聚焦透鏡，隔板上設(shè)與平面反射鏡聯(lián)接的壓電換能器，外腔腔體右側(cè)壁的出光孔上設(shè)平凸準(zhǔn)直透鏡，外腔腔體的上端設(shè)外腔腔體上蓋，外腔腔體的外部設(shè)外殼，外殼的左側(cè)壁上加工有導(dǎo)線孔、右側(cè)壁的出光孔上設(shè)平面透射鏡。本發(fā)明具有設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)簡單、無需調(diào)節(jié)、能適應(yīng)溫度和氣壓變化、抗電磁干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于星載原子鐘、商用原子鐘、波分復(fù)用光通訊等領(lǐng)域。
文檔編號H01S5/068GK101557076SQ20091002264
公開日2009年10月14日 申請日期2009年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月22日
發(fā)明者杰 劉, 張首剛, 軍 阮, 杰 馬 申請人:中國科學(xué)院國家授時(shí)中心