CN103744175A - 一种位置可调的分立平面环形f-p腔 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种位置可调的分立平面环形F-P腔，属于外腔半导体激光器技术领域。具体包括第一高反射膜、第二高反射膜、第一基底、第二基底和待测反射膜；光线入射到待测反射膜上，在入射点发生反射和折射，形成外部反射光束和进入F-P腔的折射光束；其中进入F-P腔的折射光束部分，正入射在第一高反射膜表面，在第一高反射膜入射点被反射回到待测反射膜入射点，在该点发生透射和反射；其反射部分正入射到第二高反射膜表面，在第二高反射膜入射点被反射，再回到待测反射膜入射点发生透射和反射，形成谐振，第一高反射膜、第二高反射膜所成角度可调，且调节过程简单有效，元件加工容易。

Description

一种位置可调的分立平面环形F-P腔
技术领域
本发明涉及一种位置可调的分立平面环形F-P腔，属于外腔半导体激光器技术领域。
背景技术
外腔半导体激光器为在普通激光二极管的端面之外加上光反馈元件而构成的激光器。由激光二极管的两个端面构成的谐振腔，称为内腔或本征腔。由端面和光反馈元件构成的谐振腔，称为外腔。光反馈元件有:平面镜、凹面镜、光栅、光纤、F-P标准具、波导滤波器,以及这些元件的组合。由于半导体激光器相对于传统激光器具有体积小、功率大、效率高、结构简单、价格便宜、便于调谐等优点，因此得到广泛应用。
现有包含3个光学面成梯形六面体的单块环形F-P腔，如图1所示。在该6面体上的3个光学表面中。C点所在的表面构成等效ＦＰ腔的两端反射面，A,B在高反射面上，D点在全反射面上。折叠ＦＰ腔的反射镜和折叠镜直接做在一块光学材料上。
由于单块腔耦合面上各点的角度、几何量和物理量误差不一样，随着折叠面兼输入输出耦合面上的C点变化。且光学加工中90°的角度公差和3个光学表面的塔差严格控制在2″以内，以保证单块腔光学面的光洁度，同时单块腔的机械加工精度，光学面的反射率都需要很高的要求。因此现有单块环形F-P腔具有加工困难，位置不可调造成应用局限等缺陷。
发明内容
本发明的目的是为解决现有技术的环形F-P腔加工困难、应用局限等问题，提出一种位置可调的分立平面环形F-P腔。
一种位置可调的分立平面环形F-P腔，包括第一高反射膜、第二高反射膜、第一基底、第二基底和待测反射膜。
第一高反射膜和第二高反射膜，均为平面结构，成一定角度放置，构成F-P腔的两端反射面，所成角度能保证光束分别垂直入射第一高反射膜和第二高反射膜。第一高反射膜和第二高反射膜所在平面的角度在实际操作中均可调。第一高反射膜和第二高反射膜分别采用由Ta2O5和SiO2组成的多层高低反射膜叠加而成，反射率能达到99.9％。
第一基底、第二基底采用光学石英玻璃，第一高反射膜和第二高反射膜分别镀在第一基底和第二基底上。
所述待测反射膜作为平面环形F-P腔的入射面和输出耦合面。
环形F-P腔的光路设计为：光线以一定入射角入射到待测反射膜上，在入射点发生反射和折射，形成外部反射光束和进入F-P腔的折射光束。其中进入F-P腔的折射光束部分，正入射在第一高反射膜表面，在第一高反射膜入射点被反射回到待测反射膜入射点，在该点发生透射和反射；其反射部分正入射到第二高反射膜表面，在第二高反射膜入射点被反射，再回到待测反射膜入射点发生透射和反射，形成谐振，环形F-P腔的谐振光作为反馈光沿着与原入射光束共线反向的路径出射。
在待测反射膜入射点的透射光束中，其光谱表现在谐振频率处透射光最强。而沿着外部反射光束方向的透射光，与外部反射光束相干叠加形成镜反射光束，该光束强度在谐振频率处达到最小值。
有益效果
本发明的位置可调的平面环形F-P腔，使得调节过程更简单有效，元件加工容易。
附图说明
图1为背景技术中单块腔的结构示意图；
图2为本发明的一种位置可调的平面环形F-P腔的结构示意图；
图3为具体实施例中共振曲线示意图；
图4为具体实施例中A反射点的s和p的相对相位差示意图；
标号说明：1-第一高反射膜，2-第二高反射膜，3-待测反射膜。
具体实施方式
为了更好的说明本发明的目的和优点，下面结合附图和实施例对本发明内容做进一步说明。
本实施例的平面环形F-P腔包括第一高反射膜1、第二高反射膜2、第一基底、第二基底和待测反射膜3，如图2所示。第一高反射膜和第二高反射膜利用低传输损耗的光学石英玻璃作为基底，本实施例中第一基底、第二基底的平面底边长度10ｍｍ，厚度为1ｍｍ。
在3个光学表面中，A点所在待测反射膜3表面为折叠面和输入输出耦合面，p偏振、s偏振的反射率同为93%。C点和D点所在的表面构成等效共焦F-P腔的两端反射面，其反射率为99.9%。
光线以入射角45°入射到待测反射膜3的入射点A，入射光在A点发生反射和折射。其中折射进入F-P腔的光束部分，垂直入射在第一高反射膜1的C点，折回到A点发生透射和反射；其反射部分垂直入射到第二高反射膜2的D点，在D点被反射，再回到A点发生透射和反射，形成谐振，F-P腔的谐振光作为反馈光沿着与原入射光束共线反向的路径出射。
调整半波片方向来选择入射光的偏振方向,如s偏振或p偏振，使得在F-P腔内的偏振光得到控制,从而得其共振曲线。当入射光s偏振时以及p偏振时，其F-P平面腔共振曲线如图3所示。
图4为利用本发明的环形F-P腔测量待测反射膜的s和p的相对相位差的结果。

Claims (4)

1.一种位置可调的分立平面环形F-P腔，其特征在于：包括第一高反射膜、第二高反射膜、第一基底、第二基底和待测反射膜；
第一高反射膜和第二高反射膜，均为平面结构，成一定角度放置，构成F-P腔的两端反射面，所成角度保证光束分别垂直入射第一高反射膜和第二高反射膜；第一高反射膜和第二高反射膜分别采用由Ta2O5和SiO2组成的多层高低反射膜叠加而成，反射率达到99.9％；
第一高反射膜和第二高反射膜分别镀在第一基底和第二基底上；
所述待测反射膜作为平面环形F-P腔的入射面和输出耦合面；
环形F-P腔的光路为：光线入射到待测反射膜上，在入射点发生反射和折射，形成外部反射光束和进入F-P腔的折射光束；其中进入F-P腔的折射光束部分，正入射在第一高反射膜表面，在第一高反射膜入射点被反射回到待测反射膜入射点，在该点发生透射和反射；其反射部分正入射到第二高反射膜表面，在第二高反射膜入射点被反射，再回到待测反射膜入射点发生透射和反射，形成谐振，环形F-P腔的谐振光作为反馈光沿着与原入射光束共线反向的路径出射。
2.根据权利要求1所述的一种位置可调的分立平面环形F-P腔，其特征在于：第一高反射膜和第二高反射膜所在平面的角度可调。
3.根据权利要求1所述的一种位置可调的分立平面环形F-P腔，其特征在于：第一基底、第二基底采用光学石英玻璃。
4.根据权利要求1所述的一种位置可调的分立平面环形F-P腔，其特征在于：在待测反射膜入射点的透射光束中，透射光在谐振频率光谱最强；沿着外部反射光束方向的透射光，与外部反射光束相干叠加形成镜反射光束，其强度在谐振频率最小。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101505033A (zh) * 2008-02-04 2009-08-12 中国计量科学研究院 半导体激光器
CN103259189A (zh) * 2012-02-21 2013-08-21 中国计量科学研究院 法布里-珀罗腔及外腔半导体激光器

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Non-Patent Citations (1)

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Title
K.DÖRINGSHOFF,I.ERNSTING 等: "Low-noise, tunable diode laser for ultra-high-resolution spectroscopy", 《OPTICS LETTERS》 *

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