Диодный лазер с внешним резонатором

Изобретение может быть использовано для перестраиваемых диодных лазеров с внешними резонаторами, обеспечивающими генерацию на одной продольной моде. Диодный лазер с внешним резонатором содержит последовательно установленные на оптической оси лазерный диод, коллимирующий объектив, интерференционный фильтр и фокусирующий объектив, глухое отражающее зеркало, а также выходное отражающее зеркало, установленное за коллимирующим объективом и обеспечивающее выход оптического излучения под углом к единой оптической оси в виде аксиально-симметричного светового пучка. Выходное отражающее зеркало может быть выполнено в виде прямоугольной призмы с основаниями в виде равнобедренных треугольников с тупым углом при вершине, а отражающей поверхностью является ее передняя боковая поверхность, ограниченная основаниями равнобедренных треугольников. Длина отражающей поверхности превышает короткий размер светового пучка лазерного диода, ширина отражающей поверхности равна короткому размеру светового пучка лазерного диода, деленному на косинус угла падения светового пучка на выходное отражающее зеркало. Технический результат - повышение выходной мощности за счет снижения потерь и упрощения конструкции и настройки лазера. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к квантовой электронике и лазерной технологии. Оно может быть использовано для создания перестраиваемых диодных лазеров с внешними резонаторами, обеспечивающими генерацию на одной продольной моде.

Известен твердотельный лазер с продольной накачкой [RU 2172544, C1, H01S 3/02, 20.08.2001], в корпусе которого установлены последовательно соединенные оптический модуль накачки и резонатор лазера с активным элементом и выходным зеркалом, причем, активный элемент вклеен теплопроводящим компаундом в калиброванный ложемент, который выполнен со стороны оптического модуля накачки в цилиндрической оправе резонатора, закрепленной в корпусе лазера соосно с оптической осью модуля накачки, при этом, калибр ложемента D=d+(5-50) мкм, где d - диаметр активного элемента.

Недостатком этого технического решения является относительно высокая сложность.

Известен также компактный твердотельный лазер с продольной накачкой [RU 2382458, C1, H01S 3/0933, 20.02.2010], включающий оптический модуль, содержащий линейку диодов, корпус, в котором установлены резонатор с зеркалами, активный элемент, помещенный в ложементе, теплоотводящую рубашку, оптоволокно и объектив накачки, причем, заднее зеркало резонатора выполнено в виде отдельного оптического элемента, активный элемент установлен в радиально-симметричную теплоотводящую рубашку, закрепленную между зеркалами, а в центре ее выполнен ложемент, между боковой поверхностью элемента и ложементом рубашки помещена прокладка из теплопроводного материала, оптический модуль вынесен за пределы корпуса и связан с лазером оптоволокном, подключенным к объективу накачки, установленному на торце корпуса лазера со стороны заднего зеркала резонатора.

Недостатком этого технического решения также является относительно высокая сложность.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является диодный лазер с внешним резонатором [Intrferens-filter-stabilbzed external-cavity diode lasers. X.Bailard, A.Gaudet, S.Bize, P.Lemonde, Ph.Laurent, А/ Clairon, P.Rosenbusch. de Rerferrence Temps-Espace, Observatoire de Paris, 61 Avenue de , 75014 Paris, France Received 28 February 2006; received in revised form 3 May 2006; accepted 5 May 2006], содержащий последовательно установленные на единой оптической оси лазерный диод, первый коллимирующий объектив, интерференционный фильтр, фокусирующий объектив, выходное полупрозрачное зеркало и второй коллимирующий объектив.

Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно высокие световые потери на полупрозрачном зеркале, относительно высокая сложность, вызванная необходимостью использования второго коллимирующего объектива, относительно высокая сложность настройки, вызванная сложностью подбора оптимального коэффициента отражения полупрозрачного зеркала, обеспечивающего достаточный уровень оптической обратной связи и максимальную выходную мощность.

Задача изобретения состоит в создании диодного лазера с внешним резонатором, обладающего более низкими потерями, менее сложной конструкцией, меньшей сложностью настройки и большей аксиальной симметрией выходного пучка.

Требуемый технический результат заключается в повышении выходной мощности за счет снижения потерь и упрощения конструкции и настройки лазера.

Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что, в устройство, содержащее последовательно установленные на единой оптической оси лазерный диод, коллимирующий объектив, интерференционный фильтр, фокусирующий объектив, согласно изобретению, введены глухое отражающее зеркало, установленное на единой оптической оси за фокусирующим объективом, и выходное отражающее зеркало, установленное за коллимирующим объективом и обеспечивающее выход оптического излучения диодного лазера под углом к единой оптической оси в виде аксиально-симметричного светового пучка.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, выходное отражающее зеркало выполнено в виде прямоугольной призмы, основания которой представляют собой равнобедренные треугольники с тупым углом при вершине, а отражающей поверхностью является ее передняя боковая поверхность, ограниченная основаниями равнобедренных треугольников, причем, длина отражающей поверхности превышает короткий размер светового пучка лазерного диода, ширина отражающей поверхности равна короткому размеру светового пучка лазерного диода, деленному на косинус угла падения светового пучка на выходное отражающее зеркало, а угол при вершине прямоугольной призмы выполнен тупым для исключения затенения светового пучка задними неотражающими боковыми поверхностями призмы.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, выходное отражающее зеркало снабжено оправой, выполненной в виде рамки, позволяющей перемещать выходное зеркало вдоль длинного размера светового пучка лазерного диода, причем, размер проходного отверстия рамки превышает полный размер сечения светового пучка лазерного диода, и обеспечивает возможность установки выходного отражающего зеркала в центральной или периферийной зоне светового пучка.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, глухое отражающее зеркало выполнено подвижным на пьезоэлементе для осуществления настройки диодного лазера.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, интерференционный фильтр выполнен в виде многослойного диэлектрического покрытия, нанесенного на тонкую кварцевую подложку диаметром большим, чем максимальный размер светового пучка лазерного диода.

На чертеже представлены:

на фиг. 1 - конструкция диодного лазера с внешним резонатором;

на фиг. 2 - схема расположения выходного отражающего зеркала относительно светового пучка лазерного диода;

на фиг. 3 - пример крепления выходного отражающего зеркала в своей оправе.

На чертеже обозначены:

1 - лазерный диод;

2 - коллимирующий объектив;

3 - выходное отражающее зеркало;

4 - оправа выходного отражающего зеркала;

5 - неподвижная оправа интерференционного фильтра;

6 - подвижная оправа интерференционного фильтра;

7 - интерференционный фильтр;

8 - оправа подвижного зеркала;

9 - корпус;

10 - фокусирующий объектив;

11 - глухое отражающее зеркало;

12 - пьезоэлемент;

13 - сечение светового пучка лазерного диода.

Диодный лазер с внешним резонатором содержит последовательно установленные на единой оптической оси лазерный диод 1, коллимирующий объектив 2, интерференционный фильтр 7, фокусирующий объектив 10 и отражающее зеркало И, установленное на единой оптической оси за фокусирующим объективом, а также выходное отражающее зеркало 3, установленное за коллимирующим объективом 2 на единой оптической оси под углом к ней.

Особенностью предложенного диодного лазера с внешним резонатором является то, что, выходное отражающее зеркало 3 выполнено в виде прямоугольной призмы (фиг. 2), основания которой представляют собой равнобедренные треугольники с тупым углом при вершине, а отражающей поверхностью является ее передняя боковая поверхность, ограниченная основаниями равнобедренных треугольников, причем, длина отражающей поверхности превышает короткий размер светового пучка лазерного диода, ширина отражающей поверхности равна короткому размеру светового пучка лазерного диода, деленному на косинус угла падения светового пучка на выходное отражающее зеркало, а угол при вершине прямоугольной призмы выполнен тупым для исключения затенения светового пучка задними неотражающими боковыми поверхностями призмы.

При этом, выходное отражающее зеркало 3 снабжено оправой 4, выполненной в виде рамки, позволяющей перемещать выходное зеркало вдоль длинного размера светового пучка лазерного диода, причем, размер проходного отверстия рамки превышает полный размер сечения светового пучка лазерного диода, и обеспечивает возможность установки выходного отражающего зеркала в центральной или периферийной зоне светового пучка.

Кроме того, глухое отражающее зеркало выполнено подвижным на пьезоэлементе для осуществления настройки диодного лазера, а интерференционный фильтр выполнен в виде многослойного диэлектрического покрытия, нанесенного на тонкую кварцевую подложку диаметром большим, чем максимальный размер светового пучка лазерного диода.

Используется диодный лазер с внешним резонатором следующим образом.

Излучение лазерного диода 1 собирается коллимирующим объективом 2, который формирует параллельный пучок излучения. Часть светового пучка сразу выводится из лазерного резонатора выходным отражающим зеркалом 3. Интерференционный фильтр 7 обеспечивает генерацию лазера на одной продольной моде, благодаря спектральной селективности его пропускания. Замыкается лазерный резонатор глухим отражающим зеркалом 11.

Поперечное сечение излучения, поступающего на выходное отражающее зеркало 3 имеет форму эллипса с типичным соотношением осей 1:3. Выходное отражающее зеркало 3 вырезает из излучения область с примерно равными поперечными размерами. Это является важным фактором при использовании выходного излучения лазера и выборе оптических элементов, расположенных за лазером (оптическая развязка, делительные кубики, зеркала). Меньшее сечение лазерного пучка позволяет использовать более компактные и дешевые оптические компоненты. Кроме того аксиальная симметрия пучка позволяет с большей эффективностью согласовывать излучение лазера с такими оптическими элементами, как оптические волокна и интерферометры.

Регулировка уровня оптической обратной связи может осуществляться смещением глухого отражающего зеркала 11 к периферии лазерного пучка. Поскольку сечение пучка имеет распределение интенсивности, близкое к гауссовому, то выходная мощность будет снижаться по мере смещения зеркала к его периферии.

Таким образом, в предложенной конструкции лазера достигается требуемый технический результат, поскольку обеспечивается симметризация выходного светового пучка, повышение выходной мощности за счет снижения потерь, упрощение конструкции и настройки лазера.

1. Диодный лазер с внешним резонатором, содержащий последовательно установленные на единой оптической оси лазерный диод, коллимирующий объектив, интерференционный фильтр и фокусирующий объектив, отличающийся тем, что введены глухое отражающее зеркало, установленное на единой оптической оси за фокусирующим объективом, и выходное отражающее зеркало, установленное за коллимирующим объективом и обеспечивающее выход оптического излучения диодного лазера под углом к единой оптической оси в виде аксиально-симметричного светового пучка.

2. Диодный лазер с внешним резонатором по п. 1, отличающийся тем, что выходное отражающее зеркало выполнено в виде прямоугольной призмы, основания которой представляют собой равнобедренные треугольники с тупым углом при вершине, а отражающей поверхностью является ее передняя боковая поверхность, ограниченная основаниями равнобедренных треугольников, причем длина отражающей поверхности превышает короткий размер светового пучка лазерного диода, ширина отражающей поверхности равна короткому размеру светового пучка лазерного диода, деленному на косинус угла падения светового пучка на выходное отражающее зеркало, а угол при вершине прямоугольной призмы выполнен тупым для исключения затенения светового пучка задними неотражающими боковыми поверхностями призмы.

3. Диодный лазер с внешним резонатором по п. 1, отличающийся тем, что выходное отражающее зеркало снабжено оправой, выполненной в виде рамки, позволяющей перемещать выходное зеркало вдоль длинного размера светового пучка лазерного диода, причем размер проходного отверстия рамки превышает полный размер сечения светового пучка лазерного диода, и обеспечивает возможность установки выходного отражающего зеркала в центральной или периферийной зоне светового пучка.

4. Диодный лазер с внешним резонатором по п. 1, отличающийся тем, что глухое отражающее зеркало выполнено подвижным на пьезоэлементе для осуществления настройки диодного лазера.

5. Диодный лазер с внешним резонатором по п. 1, отличающийся тем, что интерференционный фильтр выполнен в виде многослойного диэлектрического покрытия, нанесенного на тонкую кварцевую подложку диаметром, большим, чем максимальный размер светового пучка лазерного диода.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к лазерной технике. Сущность: лазерная система содержит лазер, работающий в режиме пульсаций, и нагреватель.

Изобретение относится к лазерной технике. Лазерный прибор содержит два лазера накачки, один из которых выполнен с возможностью излучения пучка накачки независимо от другого.

Изобретение относится к светоизлучающему полупроводниковому устройству (100), содержащему подложку (120), светоизлучающую слоистую структуру (155) и геттерный слой (190) из AlGaAs для снижения содержания примесей в светоизлучающей слоистой структуре (155), причем светоизлучающая слоистая структура (155) содержит активный слой (140) и слои с различным содержанием алюминия, причем условия роста слоев светоизлучающей слоистой структуры (155), содержащей алюминий, различаются по сравнению с условиями роста геттерного слоя (190) AlGaAs.

Изобретение относится к области оптического приборостроения и касается устройства освещения для освещения трехмерной компоновки в инфракрасном спектре длин волн.

Изобретение относится к лазерному прибору с регулируемой поляризацией. Лазерный прибор (10) содержит матрицу (50) лазерных излучателей (100) и блок (200) управления.

Группа изобретений относится к полупроводниковым лазерам. Охлаждающее устройство (100) содержит монтажную площадку для лазерной установки, охлаждающий объем (140), содержащий охлаждающие каналы, выполненные с возможностью охлаждения монтажной площадки (105), впуск (150) хладагента и выпуск (145) хладагента, соединенные с охлаждающими каналами охлаждающего объема (140), первое сквозное отверстие (110) подачи хладагента, соединенное с впуском (150) хладагента, второе сквозное отверстие (111) подачи хладагента, соединенное с выпуском (145) хладагента.

Изобретение относится к оптической системе передачи для аналоговых или цифровых радиочастотных сигналов с использованием твердотельного лазера с внешней модуляцией.

Изобретение относится к лазерной полупроводниковой технике. Лазер (100) поверхностного излучения с вертикальным резонатором (VCSEL) содержит первый электрический контакт (105), подложку (110), первый распределенный брэгговский отражатель (115), активный слой (120), второй распределенный брэгговский отражатель (130) и второй электрический контакт (135).

Группа изобретений относится к проекционной технике. Лазерный прибор для проецирования структурированной картины освещения на сцену сформирован из нескольких матриц лазеров VCSEL, причём каждая матрица расположена на отдельном кристалле VCSEL и содержит нерегулярное распределение излучающих областей полупроводниковых лазеров.

Изобретение относится к лазерной технике. Твердотельный лазерный прибор с оптической накачкой содержит лазерную среду в лазерном резонаторе.

Изобретение относится к области лазерной техники, и, в частности, к способу синхронизации линейки лазерных диодов и к фазовому решетчатому зеркалу для реализации способа.

Изобретение относится к области лазерной техники и, в частности, к способу синхронизации линейки лазерных светодиодов и к резонансному решетчатому волноводному зеркалу для реализации способа.

Данное изобретение описывает установочный слой (200) для установки по меньшей мере двух светоизлучающих полупроводниковых устройств. Установочный слой (200) содержит угловой выступ (205) и краевой выступ (210) для выравнивания установочного слоя (200) с охлаждающей структурой.

Изобретение относится к лазерной технике. Лазерный модуль содержит несколько подмодулей (1), размещенных вдоль первой оси (10) бок о бок на общем носителе, причем каждый из упомянутых подмодулей (1) содержит область (8) лазера, образованную одной или несколькими матрицами полупроводниковых лазеров (5) на поверхности подмодулей (1), и при этом лазерное излучение, испускаемое упомянутыми полупроводниковыми лазерами (5), образует распределение интенсивности в рабочей плоскости, обращенной к упомянутой поверхности подмодулей (1).

Использование: для монтажа кристаллов VCSEL на кристаллодержателе. Сущность изобретения заключается в том, что способ монтажа кристаллов VCSEL на кристаллодержателе содержит следующие этапы: формирование мезаструктур р-типа посредством обеспечения электрических р-контактов на верхней части мезаструктур, формирование мезаструктуры n-типа посредством покрытия мезаструктуры электрически изолирующим пассивирующим слоем, перекрывающим по меньшей мере р-n переход мезаструктуры, осаждение несмачиваемого слоя на стороне соединения кристаллов VCSEL, осаждение дополнительного несмачиваемого слоя на стороне соединения кристаллодержателя, причем упомянутые несмачиваемые слои осаждают с рассчитанным рисунком или их рисунки формируют после осаждения для формирования соответствующих областей соединения на кристаллодержателе и кристаллах VCSEL, области соединения которых обеспечивают смачиваемую поверхность для припоя, нанесение припоя на области соединения по меньшей мере одной из двух сторон соединения, размещение кристаллов VCSEL на кристаллодержателе и припаивание кристаллов VCSEL к кристаллодержателю без фиксации кристаллов VCSEL относительно кристаллодержателя, чтобы допустить перемещение кристаллов VCSEL на кристаллодержателе за счет сил поверхностного натяжения расплавленного припоя, причем кристалл VCSEL содержит решетку VCSEL с излучением с нижней стороны, которая припаяна своей мезаструктурой к кристаллодержателю, при этом до осаждения несмачиваемого слоя на сторону соединения кристаллов VCSEL осаждают первый металлический слой, который электрически подключен к n-контактам VCSEL и перекрывает мезаструктуру n-типа, причем упомянутые n-контакты образуют проводящую сеть между мезаструктурами р-типа VCSEL для электрического соединения VCSEL и распределения тока равномерно среди мезаструктур р-типа, при этом второй металлический слой осаждают в то же время, что и первый металлический слой, чтобы перекрыть мезаструктуры р-типа и р-контакты, причем первый металлический слой и второй металлический слой механически стабилизируют кристаллы VCSEL так, что электрическое соединение с n-контактом находится на той же высоте, что и р-контакты.

Изобретение относится к лазерным модулям, полупроводниковым источникам света. Лазерный модуль включает составной корпус, в котором соосно расположены оптическая система и лазерный диод, плату со схемой управления лазерным диодом, выполняющей функции стабилизации мощности излучения, соединенную с выводами лазерного диода.

Изобретение относится к оптико-электронному приборостроению, в частности к лазерным источникам света, и может быть использовано в оптических системах, предназначенных, например, для указания направления или цели.

Изобретение относится к полупроводниковой электронике. .

Изобретение относится к оптико-электронному приборостроению, а именно к лазерным источникам света, и может быть использовано в оптических системах, предназначенных, например, для указания направления или цели.

Изобретение относится к оптико-электронному приборостроению. .

Изобретение относится к квантовой электронной технике и может использоваться в системах лазерной космической связи и в системах лазерной атмосферной связи. .

Изобретение может быть использовано для перестраиваемых диодных лазеров с внешними резонаторами, обеспечивающими генерацию на одной продольной моде. Диодный лазер с внешним резонатором содержит последовательно установленные на оптической оси лазерный диод, коллимирующий объектив, интерференционный фильтр и фокусирующий объектив, глухое отражающее зеркало, а также выходное отражающее зеркало, установленное за коллимирующим объективом и обеспечивающее выход оптического излучения под углом к единой оптической оси в виде аксиально-симметричного светового пучка. Выходное отражающее зеркало может быть выполнено в виде прямоугольной призмы с основаниями в виде равнобедренных треугольников с тупым углом при вершине, а отражающей поверхностью является ее передняя боковая поверхность, ограниченная основаниями равнобедренных треугольников. Длина отражающей поверхности превышает короткий размер светового пучка лазерного диода, ширина отражающей поверхности равна короткому размеру светового пучка лазерного диода, деленному на косинус угла падения светового пучка на выходное отражающее зеркало. Технический результат - повышение выходной мощности за счет снижения потерь и упрощения конструкции и настройки лазера. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Наверх