專利名稱：原子光反饋穩(wěn)頻半導體激光器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及穩(wěn)頻半導體激光器，尤其涉及原子作頻率基準的光反饋穩(wěn)頻半導體激光器。
背景技術：
半導體激光器的體積小、重量輕、功耗低，是最常用的激光器，但半導體激光器在自由運行時，其輸出頻率(或波長)很容易受激勵電流、環(huán)境溫度等許多因素的影響，因此，在光通信、光遙感和光檢測等對激光頻率穩(wěn)定性要求很高的技術領域，使用半導體激光器時，必須采用技術措施來穩(wěn)定其輸出頻率。目前，常用的半導體激光器穩(wěn)頻措施是將半導體激光器的輸出頻率與頻率基準進行比較或鑒別，所得到的誤差信號反映出半導體激光器的輸出頻率相對于頻率基準的偏移，通過某種反饋機制對半導體激光器的輸出頻率進行控制，使其穩(wěn)定的鎖定在所選用的頻率基準上，從而提高半導體激光器輸出頻率的準確性和穩(wěn)定性。由此可見，頻率基準和反饋方式是半導體激光器穩(wěn)頻的兩個決定因素。常用的穩(wěn)頻基準按穩(wěn)定性由高到低分別有原子分子躍遷譜線、F-P標準具和衍射光柵等，而常用的穩(wěn)頻反饋方式有電子反饋和光反饋兩種，相比而言，光反饋在激光腔內(nèi)直接形成，無須外加反饋控制電路，因而結(jié)構(gòu)簡單。但是現(xiàn)有的半導體激光器穩(wěn)頻技術中，采用高穩(wěn)定的原子分子躍遷譜線為頻率基準的都采用電子反饋的方式，不但結(jié)構(gòu)較復雜，而且頻率不可調(diào)。而采用結(jié)構(gòu)簡單的光反饋方式的都采用F-P標準具或光柵作頻率基準源，這種光反饋穩(wěn)頻激光器由半導體激光器組件、準直組件、頻率基準源和輸出耦合器組成，由于采用的穩(wěn)頻基準是F-P標準具或光柵，因此，容易受震動、溫度、氣壓等因素影響，使得穩(wěn)頻精度低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種利用原子法拉第效應的器件作為頻率基準源的光反饋穩(wěn)頻半導體激光器，使之既具有原子躍遷譜線頻率基準的穩(wěn)定性，又具有光反饋的結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點，同時，還可以通過改變原子法拉第效應的器件的磁場、溫度及半導體激光器的電流對輸出頻率進行調(diào)整。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的采用如下技術方案本發(fā)明由半導體激光器組件、準直組件、頻率基準源和輸出耦合器組成，其特征是，頻率基準源采用原子法拉第效應器件。
原子光反饋穩(wěn)頻半導體激光器的原理是原子法拉第效應器件對不同的頻率有不同透射率，將其放入穩(wěn)頻激光器的諧振腔內(nèi)，腔的損耗會隨頻率的不同而改變，其中透射率最高的頻率對應的損耗最小，諧振腔對這種頻率最有利，因此，這種頻率的起振閾值最低，模式競爭力最大，使激光器自動的鎖定在這一輸出頻率上。并且每一透射帶的帶寬在0.001nm量級，比半導體激光器自由運行的波長漂移量低3個數(shù)量級。
利用原子法拉第效應器件具有多個高透射率頻率點的特點，半導體激光器可有多個輸出頻率供選擇(如銫原子在852nm附近有4種頻率)，這些頻率鎖定點的位置居于原子超精細共振線的兩側(cè)，而超精細共振線的頻率位置是不受外界環(huán)境影響的，因此鎖頻點穩(wěn)定。此外，原子法拉第效應器件的另一特點是其透射譜型可通過其工作溫度和磁場進行調(diào)整，從而可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)穩(wěn)頻激光器的輸出頻率。在這一點上，采用原子躍遷譜線穩(wěn)頻方式是難以做到的。
本發(fā)明的優(yōu)點和效果由于利用原子法拉第效應的器件作為頻率基準源的光反饋穩(wěn)頻半導體激光器，使之既具有原子躍遷譜線頻率基準的穩(wěn)定性，又具有光反饋的結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點，同時，還可以通過改變原子法拉第效應的器件的磁場、溫度及半導體激光器的電流對輸出頻率進行調(diào)整。


圖1是原子光反饋穩(wěn)頻半導體激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是原子法拉第效應器件的四個透射頻譜。
其中1半導體激光器組件、2準直組件、3原子法拉第效應器件、4輸出耦合器、5半導體激光器、6透鏡、7內(nèi)外有螺紋的圓筒、8堿金屬蒸汽泡、9亥姆霍茲線圈、10恒溫恒流控制器、11偏振片、12部分反射鏡、13多維調(diào)節(jié)架、14恒溫恒流控制器、15保溫筒、16圓桶、17蓋子、18圓環(huán)行制冷片、19金屬圓環(huán)、20圓形支架、21電熱絲、22感溫控溫元件、23金屬桿。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進一步的說明。
由圖1所知，本發(fā)明由半導體激光器組件1、準直組件2、原子法拉第效應器件3和輸出耦合器4四部分組成。
半導體激光器組件1的外層是一個帶蓋子17的圓桶16，圓桶16的底部中心處有一小圓孔，緊貼桶底內(nèi)側(cè)安置圓環(huán)行制冷片18，緊貼制冷片安置一金屬圓環(huán)19，在金屬圓環(huán)的中心鑲嵌半導體激光器5。在蓋子17的內(nèi)側(cè)固定恒溫恒流控制器14。
準直組件2的透鏡組6固定在一個內(nèi)外有螺紋的圓筒7中，圓筒在圓形支架20中可以旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)，支架20固定在半導體激光器組件1的圓桶16底部中心的外側(cè)。
原子法拉第效應器件3的外層為保溫筒15，保溫筒15的壁中鑲嵌亥姆霍茲線圈9，保溫筒15內(nèi)放置圓柱形堿金屬蒸汽泡8，在保溫筒15和堿金屬蒸汽泡8之間安置電熱絲21和感溫控溫元件22，通過導線與恒溫恒流控制器10相連，保溫筒15的兩端固定兩個相互正交的偏振片11。
輸出耦合器4的多維調(diào)節(jié)架13中心有圓孔，在圓孔中鑲嵌部分反射鏡12。
輸出耦合器4和原子法拉第效應器件3固定在三根金屬桿23上，三根金屬桿23呈正三角形分布，固定在半導體激光器組件1的圓桶16底部的外側(cè)。
半導體激光器組件1的半導體激光器、準直組件2的透鏡組6和輸出耦合器4的部分反射鏡12的光軸同軸。
權(quán)利要求
1.原子光反饋穩(wěn)頻半導體激光器，由半導體激光器組件(1)、準直組件(2)、頻率基準源和輸出耦合器(4)組成，其特征在于，頻率基準源采用原子法拉第效應器件(3)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種原子光反饋穩(wěn)頻半導體激光器，該激光器由半導體激光器組件、準直組件、頻率基準源和輸出耦合器組成，采用原子法拉第效應器件作為頻率基準源，使得激光器的頻率穩(wěn)定度高，又可做成結(jié)構(gòu)簡單的光反饋形式。同時，原子法拉第效應器件具有多透射峰的特性，且其基準頻率可通過改變磁場或溫度進行調(diào)整，從而使穩(wěn)頻器的輸出頻率可在一定范圍內(nèi)進行調(diào)節(jié)。
文檔編號H01S5/068GK1510805SQ0215413
公開日2004年7月7日 申請日期2002年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月25日
發(fā)明者李發(fā)泉, 龔順生, 程學武, 王嘉珉 申請人:中國科學院武漢物理與數(shù)學研究所