專利名稱：一種多波長(zhǎng)輸出的激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及激光器領(lǐng)域，尤其涉及一種實(shí)現(xiàn)多波長(zhǎng)輸出的激光器。
背景技術(shù)：
波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器可任意控制信道波長(zhǎng)，方便準(zhǔn)確地控制頻道間隔，是光 通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的關(guān)4建器件?？烧{(diào)諧激光器的出現(xiàn)，可以減少系統(tǒng)中光源備用的 數(shù)量和規(guī)格，易于形成標(biāo)準(zhǔn)化的通信系統(tǒng)，使系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)成本和維護(hù)費(fèi)用可以 大幅度降低。如果釆用可調(diào)諧激光器，就不再需要每一波長(zhǎng)用一個(gè)激光器，比
如，采用能調(diào)諧8個(gè)以上波長(zhǎng)的激光器，在一個(gè)32波長(zhǎng)的波分復(fù)用系統(tǒng)中，就可 以把激光器的數(shù)量從32個(gè)減至4個(gè)。
在寬帶激光器中，常通過(guò)調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)具、調(diào)節(jié)光柵轉(zhuǎn)動(dòng)角度、調(diào)節(jié)腔長(zhǎng)或雙 折射濾波元件選擇所需波長(zhǎng)，亦通過(guò)調(diào)整光柵不同衍射角使雙波長(zhǎng)同時(shí)振蕩。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型采用另一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的方式，其是采用色散光學(xué)元件和同一組 激光增益介質(zhì)，利用色散光學(xué)元件不同波長(zhǎng)色散角不同的特點(diǎn)與多組激光腔鏡 構(gòu)成多組獨(dú)立輸出不同波長(zhǎng)的激光腔，同時(shí)加入可調(diào)光闌自由選擇所需的波長(zhǎng) 產(chǎn)生激光腔振蕩?？蓪?shí)現(xiàn)多個(gè)可調(diào)諧的波長(zhǎng)輸出。本實(shí)用新型的具體技術(shù)方案 是
本實(shí)用新型的多波長(zhǎng)輸出的激光器，包括前腔鏡、激光增益介質(zhì)、插入于 諧振腔內(nèi)的功能性光學(xué)元件和后腔鏡，所述的激光增益介質(zhì)后的光路上設(shè)置色 散元件組，將光束空間分散為多路不同波長(zhǎng)的光路，其后還設(shè)置可調(diào)活動(dòng)光闌， 對(duì)多路光路進(jìn)行單路選擇，所述的后腔鏡為多個(gè)，對(duì)應(yīng)設(shè)置于所述的可調(diào)活動(dòng) 光闌的各光路上。進(jìn)一步的，所述的激光增益介質(zhì)是具有一定增益帶寬或多波長(zhǎng)能級(jí)的半導(dǎo)
體激光增益介質(zhì)、固體激光增益介質(zhì)、液體增益介質(zhì)或氣體激光增益介質(zhì)；所 述的功能性光學(xué)元件可以是調(diào)Q光學(xué)元件；每個(gè)所述的后腔鏡前還設(shè)置有輔助 光學(xué)元件。
更進(jìn)一步的，所述的輔助光學(xué)元件可以是標(biāo)準(zhǔn)具。
進(jìn)一步的，所述的激光器的輸出光可以從共同的前腔鏡一端輸出激光，亦 可以在諧振腔內(nèi)插入部分反射鏡得到輸出光，亦可以每個(gè)獨(dú)立后腔鏡輸出。
進(jìn)一步的，所述的色散元件組是一個(gè)光柵。
或者，所述的色散元件組是光柵組，所述的光柵組是兩個(gè)相同的光柵對(duì)稱 放置，使第一片光柵色散通過(guò)第二片光柵后光變?yōu)槠叫小?br> 或者，所述的色散元件組是色散棱鏡組，所述的色散棱鏡組是多個(gè)色散棱 鏡、大焦距柱面透鏡和小焦距柱面透鏡，所述的色散棱鏡改變光束方向并將產(chǎn) 生色散，所述的大焦距柱面透鏡和小焦距柱面透鏡將光束的色散擴(kuò)大。
進(jìn)一步的，所述的可調(diào)活動(dòng)光闌是MEMS陣列構(gòu)成機(jī)械式光路開(kāi)關(guān)。所述 的MEMS陣列可以是兩排間隔MEMS陣列，分別倒向相反方向，從而獲得小尺 寸光闌。采用有一定狹縫寬度的光闌連續(xù)可調(diào)其空間位置，可獲得波長(zhǎng)連續(xù)可 調(diào)的激光輸出，調(diào)節(jié)狹縫寬度可使輸出光線寬有一定調(diào)節(jié)范圍。
或者，所述的可調(diào)活動(dòng)光闌是帶一個(gè)通光孔的機(jī)械式平移光闌。
或者，所述的可調(diào)活動(dòng)光闌是帶多個(gè)光孔的轉(zhuǎn)動(dòng)式光闌。
或者，所述的可調(diào)活動(dòng)光闌是通過(guò)液晶、磁光產(chǎn)生的光路開(kāi)關(guān)。 本實(shí)用新型采用如上技術(shù)方案，通過(guò)一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理的方式實(shí)現(xiàn)了多波 長(zhǎng)的激光輸出。

圖l是本實(shí)用新型的第一實(shí)施例的示意圖； 圖2 (a)是本實(shí)用新型的第一種可調(diào)活動(dòng)光闌示意圖； 圖2 (b)是本實(shí)用新型的第二種可調(diào)活動(dòng)光闌示意圖； 圖2 (c)是本實(shí)用新型的第三種可調(diào)活動(dòng)光闌示意圖； 圖3是本實(shí)用新型的第二實(shí)施例的示意圖； 圖4是本實(shí)用新型的第三實(shí)施例的示意圖； 圖5是本實(shí)用新型的第四實(shí)施例的示意圖； 圖6是本實(shí)用新型的第五實(shí)施例的示意圖； 圖7是本實(shí)用新型的第六實(shí)施例的示意圖； 圖8是本實(shí)用新型的第七實(shí)施例的示意圖； 圖9是本實(shí)用新型的第八實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施方式

現(xiàn)結(jié)合附圖說(shuō)明和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
本實(shí)用新型主要原理是采用色散光學(xué)元件如衍射光柵， 一組激光增益介質(zhì)，
利用色散元件不同波長(zhǎng)色散角不同的特點(diǎn)與多組激光腔鏡構(gòu)成多組獨(dú)立輸出不
同波長(zhǎng)的激光腔，同時(shí)加入可調(diào)光闌自由選擇所需的波長(zhǎng)產(chǎn)生激光腔振蕩。
參閱圖l所示，其中101為激光增益介質(zhì)，102為輸出腔鏡，103為衍射光 柵，104為可活動(dòng)的光闌，1051、 1052、 1053、……105n為n組激光腔鏡,1061、
1062、 1063.......106n為n組光學(xué)元件組，它可為標(biāo)準(zhǔn)具等各種所需的腔內(nèi)光
學(xué)元件。本實(shí)用新型的工作原理是利用衍射光對(duì)冊(cè)103對(duì)不同波長(zhǎng)衍射角不同
的特點(diǎn)，采用多個(gè)腔鏡1051、 1052、 1053.......105n和選擇性的可活動(dòng)的光闌
104構(gòu)成多個(gè)獨(dú)立的產(chǎn)生不同波長(zhǎng)的激光諧振腔；可活動(dòng)的光闌104的通光孔可 使其中一個(gè)激光腔產(chǎn)生激光振蕩，這樣移動(dòng)可活動(dòng)的光闌104位移可使所需波長(zhǎng)5Iby空產(chǎn)生振蕩。107亦為插AI空內(nèi)所需的功能性光學(xué)元件，Vi周Q晶體、擴(kuò)束棱鏡、望 遠(yuǎn)鏡等。
圖1中，激光增益介質(zhì)101、腔鏡102、衍射光4冊(cè)103、可活動(dòng)的光闌104、 腔鏡1051、輔助光學(xué)元件1061、功能l"生光學(xué)元件107構(gòu)成產(chǎn)生波長(zhǎng)入1的激光腔， 其中可活動(dòng)的光闌104通光孔移到該激光腔通光位置，而阻斷其它激光波長(zhǎng)產(chǎn) 生振蕩，功能性光學(xué)元件107可作為產(chǎn)生所需性能，如調(diào)Q晶體等；輔助光學(xué)元 件1061可為標(biāo)準(zhǔn)具等光學(xué)元件。同樣，當(dāng)可活動(dòng)的光闌104的通光孔移到激光 增益介質(zhì)101、腔鏡102、衍射光柵103、功能性光學(xué)元件107、輔助光學(xué)元件1062、 腔鏡1052構(gòu)成激光腔通光通道，則產(chǎn)生波長(zhǎng)入2的激光輸出，同理，只要移動(dòng) 可活動(dòng)的光闌104的通光孔所在位置，則可獲得所需腔的激光輸出波長(zhǎng)。
其中，激光增益介質(zhì)101可以是半導(dǎo)體激光增益介質(zhì)，固體激光增益介質(zhì)， 如激光晶體，玻璃，陶瓷，光纖激光增益介質(zhì)，液體和氣體激光增益介質(zhì)等所 有具有一定增益帶寬或多波長(zhǎng)能級(jí)激光增益介質(zhì)。
可活動(dòng)的光闌104可以有多種形式，如圖2所示。圖2 (a)為一個(gè)MEMS
陣列1041、 1042、 1043、 1044.......104n構(gòu)成機(jī)械式光路開(kāi)關(guān)，每個(gè)腔有一個(gè)
MEMS擋在腔中，當(dāng)其中一個(gè)MEMS移開(kāi)光路即可產(chǎn)生所需波長(zhǎng)；圖2(b)為 長(zhǎng)條形帶一個(gè)光孔的光闌，通過(guò)機(jī)械式平移即可；圖2 (c)為轉(zhuǎn)動(dòng)式光闌。 Ai,A2…An為產(chǎn)生H..、的出光中心位置。事實(shí)上，通過(guò)液晶、磁光產(chǎn)生的 光路開(kāi)關(guān)功能陣列均可作為本實(shí)用新型的光開(kāi)關(guān)式光闌。
本實(shí)用新型的輸出光可以從共同腔鏡一端輸出，亦可以在腔內(nèi)插入部分反 射鏡，如同3所示。和圖1所述的一致，101為激光增益介質(zhì)，102為輸出腔 鏡，107為插/J空內(nèi)所需的功能l"生光學(xué)元件，103為衍射光柵104為可活動(dòng)的光闌，
1051、 1052、 1053.......105n為n組激光腔鏡，不同的是108為部分反射率輸
出腔鏡，這將產(chǎn)生兩個(gè)方向上輸出光。這特別適用于外腔式半導(dǎo)體激光器。本 實(shí)用新型亦可作非公共端腔輸出，只是每個(gè)激光器輸出方向不一樣，適用有些 不方便。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是①避免采用復(fù)雜調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)波長(zhǎng)，可采用最簡(jiǎn)單 方式實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)快速穩(wěn)定調(diào)節(jié)。②可以獲得高重復(fù)性、波長(zhǎng)值準(zhǔn)確的激光輸出。 由于各通道激光可以預(yù)先調(diào)節(jié)并測(cè)量其波長(zhǎng)值，而光闌切換并不影響激光參數(shù)，所以本實(shí)用新型可獲得高重復(fù)性已知波長(zhǎng)的多波長(zhǎng)激光輸出。
本實(shí)用新型可產(chǎn)生連續(xù)、準(zhǔn)連續(xù)、調(diào)Q、腔內(nèi)倍頻輸出。本實(shí)用新型的一個(gè)
重要潛在應(yīng)用是應(yīng)用于光纖通訊中，由于ITU波長(zhǎng)為固定等間隙波長(zhǎng)值，本實(shí) 用新型原則上可制作幾十通道到幾百通道的ITU波長(zhǎng)輸出，從而可制作低成本 測(cè)量激光器和光纖通訊激光器。本實(shí)用新型亦可用于不同能級(jí)產(chǎn)生不同波長(zhǎng)激 光輸出，如Nd:YAG，可產(chǎn)生946m、 1062nm、 1064nm、 1319nm等，可多達(dá)十 幾個(gè)波長(zhǎng)輸出。
為增加輸出波長(zhǎng)數(shù)量和給腔鏡調(diào)節(jié)留下更多空間，可采用如圖4所示的結(jié) 構(gòu)101為激光增益介質(zhì)，102為輸出腔鏡，107為插A^空內(nèi)所需的功能性光學(xué)元件, 103為衍射光柵，104為可活動(dòng)的光闌，1051、 1052、 1053、……105n為n組激 光腔鏡，1061、 1062、 1063、……106n為n組光學(xué)元件組，其中增加了 1091、
1092、 1093.......109n為轉(zhuǎn)向反射鏡或反射棱鏡，其Ad為轉(zhuǎn)向反射腔附近相鄰
光束之間的中心距離，AL為相鄰轉(zhuǎn)向反射鏡之間的距離。即通過(guò)提高AL/Ad的 值增大腔之間距離，使各腔鏡有足夠安裝空間。
本實(shí)用新型亦可通過(guò)圖5所示的腔結(jié)構(gòu)獲得波長(zhǎng)連續(xù)可調(diào)的激光輸出，101 為激光增益介質(zhì)，102為輸出腔鏡，107為插A^空內(nèi)所需的功能性光學(xué)元件，104為 可活動(dòng)的光闌；色^t/f衫il^用結(jié)構(gòu)相同的光柵對(duì)稱放置，使第一片光柵203色 散通過(guò)第二片光柵204后各波長(zhǎng)光變?yōu)橄嗷テ叫泄馐?，采用有一定狹縫寬度的 光闌104連續(xù)可調(diào)光闌104空間所在的位置，則可實(shí)現(xiàn)連續(xù)輸出光，調(diào)節(jié)狹縫 寬度，可使輸出光線寬有一定調(diào)節(jié)范圍，206為腔鏡，其與腔鏡102—起構(gòu)成諧 振腔的兩端面。
如圖6所示的第五實(shí)施例和圖5所示的第四實(shí)施例基本一樣，101為激光增 益介質(zhì)，102為輸出腔鏡，107為插A^空內(nèi)所需的功能性光學(xué)元件，色^L^H錄用結(jié) 構(gòu)相同的光柵對(duì)稱放置，使第一片光柵203色散通過(guò)第二片光柵204后各波長(zhǎng) 光變?yōu)橄嗷テ叫泄馐?；采用MEMS205可獲得固定波長(zhǎng)光輸出，其中可采用兩 排間隔MEMS205,分別倒向相反方向，從而獲得小尺寸光闌，206為腔鏡，其 與腔鏡102 —起構(gòu)成諧振腔的兩端面。
如圖7、圖8所示，本實(shí)用新型可利用轉(zhuǎn)動(dòng)方向驅(qū)動(dòng)光闌來(lái)回快速掃描波長(zhǎng)， 這可建立10ms量級(jí)連續(xù)可調(diào)激光器掃描系統(tǒng)。101為激光增益介質(zhì)，102為輸出腔鏡，107為插7a空內(nèi)所需的功能性光學(xué)元件，色^L件^L^用結(jié)構(gòu)相同的光片冊(cè)對(duì) 稱放置，使第一片光柵203色散通過(guò)第二片光柵204后各波長(zhǎng)光變?yōu)橄嗷テ叫?光束。如圖7所示的，采用驅(qū)動(dòng)器2071驅(qū)動(dòng)光闌104掃描激光器，其掃描速度 為10ms,如圖8所示的，采用馬達(dá)2072驅(qū)動(dòng)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)圓形多孔光闌208,其 L2>L1，若轉(zhuǎn)動(dòng)速度為50轉(zhuǎn)/秒，光闌208上有20個(gè)光闌，則掃描頻率為50*20/ 秒，即1000/秒。206為腔鏡，其與腔鏡102—起構(gòu)成諧振腔的兩端面。
如圖9所示的第八實(shí)施例，本實(shí)用新型可采用棱鏡對(duì)的色散作用和一對(duì)柱
面透鏡組，將激光分成一系列波長(zhǎng)，通過(guò)反射鏡3071、 3072、……307n形成振
蕩腔，通過(guò)移動(dòng)中央打有通孔的光闌209選擇所需的波長(zhǎng)起振。305為長(zhǎng)焦距的
柱面透鏡，焦距為fl, 3061、 3062、 ......306n是焦距為f2的短焦距柱面透鏡，
構(gòu)成一組縮束透鏡，M'為柱面望遠(yuǎn)鏡的壓縮倍數(shù)M'=fVf2。整個(gè)光路角色散
度為^ = i/'Xw.^i。因此，通過(guò)移動(dòng)光闌209，可選擇不同波長(zhǎng)光起振。 c/義 "
盡管結(jié)合優(yōu)選實(shí)施方案具體展示和介紹了本實(shí)用新型，但所屬領(lǐng)域的技術(shù) 人員應(yīng)該明白，在不脫離所附權(quán)利要求書(shū)所限定的本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)， 在形式上和細(xì)節(jié)上可以對(duì)本實(shí)用新型做出各種變化，均為本實(shí)用新型的保護(hù)范 圍。
權(quán)利要求1.一種多波長(zhǎng)輸出的激光器，包括前腔鏡、激光增益介質(zhì)、插入于諧振腔內(nèi)的功能性光學(xué)元件和后腔鏡，其特征在于所述的激光增益介質(zhì)后的光路上設(shè)置色散元件組，將光束空間分散為多路不同波長(zhǎng)的光路，其后還設(shè)置可調(diào)活動(dòng)光闌，對(duì)多路光路進(jìn)行單路選擇，所述的后腔鏡為多個(gè)，對(duì)應(yīng)設(shè)置于所述的可調(diào)活動(dòng)光闌的各光路上。
2. 如權(quán)利要求1所述的多波長(zhǎng)輸出的激光器，其特征在于所述的激光增益介 質(zhì)是具有一定增益帶寬或多波長(zhǎng)能級(jí)的半導(dǎo)體激光增益介質(zhì)、固體激光增益 介質(zhì)、液體增益介質(zhì)或氣體激光增益介質(zhì)；所述的功能性光學(xué)元件可以是調(diào) Q光學(xué)元件、擴(kuò)^f菱鏡、望遠(yuǎn)鏡每個(gè)所述的后腔鏡前還設(shè)置有輔助光學(xué)元件。
3. 如權(quán)利要求2所述的多波長(zhǎng)輸出的激光器，其特征在于所述的輔助光學(xué)元 件可以是標(biāo)準(zhǔn)具。
4. 如權(quán)利要求1所述的多波長(zhǎng)輸出的激光器，其特征在于所述的激光器的輸 出光可以從共同的前腔鏡一端輸出激光，亦可以在諧振腔內(nèi)插入部分反射鏡 得到輸出光，亦可以每個(gè)獨(dú)立后腔鏡輸出。
5. 如權(quán)利要求l-4任一所述的多波長(zhǎng)輸出的激光器，其特征在于所述的色散 元件組是一個(gè)光柵。
6. 如權(quán)利要求l-4任一所述的多波長(zhǎng)輸出的激光器，其特征在于所述的色散 元件組是光柵組，所述的光柵組是兩個(gè)相同的光柵對(duì)稱放置，使第一片光柵 色散通過(guò)第二片光柵后光變?yōu)槠叫小?br> 7. 如權(quán)利要求l-4任一所述的多波長(zhǎng)輸出的激光器，其特征在于所述的色散 元件組是色散棱鏡組，所述的色散棱鏡組是多個(gè)色散棱鏡、大焦距柱面透鏡 和小焦距柱面透鏡，所述的色散棱鏡改變光束方向并將產(chǎn)生色散，所述的大焦距柱面透鏡和小焦距柱面透鏡將光束的色散擴(kuò)大。
8. 如權(quán)利要求l-4任一所述的多波長(zhǎng)輸出的激光器，其特征在于所述的可調(diào) 活動(dòng)光闌是MEMS陣列構(gòu)成機(jī)械式光路開(kāi)關(guān)。
9. 如權(quán)利要求8所述的多波長(zhǎng)輸出的激光器，其特征在于所述的MEMS陣 列是兩排間隔MEMS陣列，分別倒向相反方向。
10. 如權(quán)利要求l-4任一所述的多波長(zhǎng)輸出的激光器，其特征在于所述的可調(diào) 活動(dòng)光闌是帶一個(gè)通光孔的機(jī)械式平移光闌。
11. 如權(quán)利要求l-4任一所述的多波長(zhǎng)輸出的激光器，其特征在于所述的可調(diào) 活動(dòng)光闌是帶多個(gè)光孔的轉(zhuǎn)動(dòng)式光闌。
12. 如權(quán)利要求l-4任一所述的多波長(zhǎng)輸出的激光器，其特征在于所述的可調(diào) 活動(dòng)光闌是通過(guò)液晶、磁光產(chǎn)生的光路開(kāi)關(guān)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及激光器領(lǐng)域，尤其涉及一種實(shí)現(xiàn)多波長(zhǎng)輸出的激光器。本實(shí)用新型是采用色散光學(xué)元件和同一組激光增益介質(zhì)，利用色散光學(xué)元件不同波長(zhǎng)色散角不同的特點(diǎn)與多組激光腔鏡構(gòu)成多組獨(dú)立輸出不同波長(zhǎng)的激光腔，同時(shí)加入可調(diào)光闌自由選擇所需的波長(zhǎng)產(chǎn)生激光腔振蕩?？蓪?shí)現(xiàn)多個(gè)可調(diào)諧的波長(zhǎng)輸出。本實(shí)用新型采用如上技術(shù)方案，通過(guò)一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理的方式實(shí)現(xiàn)了多波長(zhǎng)的激光輸出。
文檔編號(hào)H01S3/14GK201365066SQ20092013727
公開(kāi)日2009年12月16日 申請(qǐng)日期2009年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月19日
發(fā)明者凌吉武, 礪 吳, 英 邱, 陳衛(wèi)民, 陳燕平 申請(qǐng)人:福州高意通訊有限公司