CN115995756A - 一种波长锁定系统和波长锁定方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种波长锁定系统和波长锁定方法，包括：半导体激光芯片；设置在半导体激光芯片的出光侧的透射式闪耀光栅；半导体激光芯片适于给透射式闪耀光栅提供入射光；设置在半导体激光芯片和透射式闪耀光栅之间的准直单元；透射式闪耀光栅设置在特征位置，入射光的入射角等于透射式闪耀光栅的光栅闪耀角，入射光适于照射在光栅结构的表面形成第m级反射式衍射光和第0级透射式衍射光，第m级反射式衍射光适于与入射光平行，第0级透射式衍射光适于穿过透射式闪耀光栅并从第二面出射形成出射光，出射光适于和入射光平行，m为大于或等于1的整数。降低色散效应、简化波长锁定的光路、提高锁定波长在宽温度范围和高输出功率的情况下的稳定性。

Description

一种波长锁定系统和波长锁定方法

技术领域

本发明涉及波长锁定技术领域，具体涉及一种波长锁定系统和波长锁定方法。

背景技术

半导体泵浦光纤激光器、固体激光器和气体激光器的输出功率高、光束质量好，在工业、科研和军事等要求高激光功率输出和高激光光束质量的领域已经获得了广泛应用。光纤激光器对泵浦源的亮度有严格要求，目前主要采用半导体光纤耦合模块作为泵浦源。固体激光器和气体激光器可使用电泵浦、化学泵浦、光泵浦和气动泵浦方式进行泵浦，实现激光输出。相较于其他泵浦方式，半导体激光器光泵浦方式具有电光转换效率高、结构紧凑、成本低和寿命长等优点，目前广泛应用于泵浦固体激光器和气体激光器。

由于半导体激光器的增益曲线宽、发光区宽度宽、支持的模式多，而每个模式具有不同的频率，导致半导体激光器的输出光谱较宽。与此同时，半导体激光器的输出光谱也会随着温度或驱动电流的微小变化而变化，造成输出光的中心波长漂移和光谱宽度变化。目前大规模应用的光纤激光器采用掺镱有源光纤，在915nm和976nm附近存在2个吸收峰，915nm附近的吸收峰对应的吸收率较低但吸收范围宽，976nm附近的吸收峰对应的吸收率高但吸收范围窄，因此使用发光中心波长为976nm的半导体激光器作为光纤激光器的泵浦源时需要进行波长锁定，使得半导体激光器稳定输出合适的中心波长的光，同时窄化输出光谱宽度。对于吸收峰较窄的固体激光器和气体激光器，特别是吸收区宽度小于1nm的气体激光器，使用半导体激光器作为泵浦源时也需要对半导体激光器进行波长锁定，使得半导体激光器稳定输出合适的中心波长的光，同时窄化输出光谱宽度。

然而，现有对半导体激光器波长锁定的系统无法兼顾降色散效应、简化波长锁定的光路、提高锁定波长在宽温度范围和高输出功率的情况下的稳定性。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于解决现有技术中难以兼顾降低色散效应、简化波长锁定的光路、提高锁定波长在宽温度范围和高输出功率的情况下的稳定性的问题，从而提供一种波长锁定系统和波长锁定方法。

本发明提供一种波长锁定系统，包括：半导体激光芯片；设置在半导体激光芯片的出光侧的透射式闪耀光栅，所述透射式闪耀光栅在厚度方向上具有相对的第一面和第二面，第一面具有若干个连接的光栅结构，第二面为平面；所述第一面朝向所述半导体激光芯片；所述半导体激光芯片适于给所述透射式闪耀光栅提供入射光；设置在所述半导体激光芯片和所述透射式闪耀光栅之间的准直单元；所述透射式闪耀光栅设置在特征位置，所述入射光的入射角等于透射式闪耀光栅的光栅闪耀角，所述入射光适于照射在所述光栅结构的表面形成第m级反射式衍射光和第0级透射式衍射光，第m级反射式衍射光适于与所述入射光平行，所述第0级透射式衍射光适于穿过所述透射式闪耀光栅并从所述第二面出射形成出射光，所述出射光适于和所述入射光平行，m为大于或等于1的整数。

可选的，若干个连接的光栅结构为依次连接的第一光栅结构至第Q光栅结构，第一光栅结构的长度方向至第Q光栅结构的长度方向平行，Q为大于或等于2的整数；任意一个第q光栅结构的外轮廓包括第q左坡面和第q右坡面，第q左坡面和第q右坡面连接形成第q顶棱，第q顶棱与第q光栅结构的长度方向平行，q为大于或等于1且小于或等于Q的整数；第j光栅结构和第j-1光栅结构连接形成第j-1底棱，第j-1底棱与第j-1光栅结构的长度方向平行；j为大于或等于2且小于或等于Q的整数。

可选的，所述准直单元包括快轴准直透镜和/或慢轴准直透镜，所述快轴准直透镜用于对所述半导体激光芯片出射的光在快轴上进行准直，所述慢轴准直透镜用于对所述半导体激光芯片出射的光在慢轴上进行准直。

可选的，所述半导体激光芯片为单管半导体激光芯片，或者，所述半导体激光芯片为半导体激光巴条芯片。

可选的，所述光栅闪耀角为10度至80度。

可选的，所述透射式闪耀光栅在各区域的材料相同。

可选的，所述透射式闪耀光栅的材料包括玻璃。

可选的，所述透射式闪耀光栅的材料的折射率为1.3~5.0。

可选的，还包括:增透膜，设置在所述第二面。

本发明还提供一种波长锁定方法，包括：提供半导体激光芯片、准直单元和透射式闪耀光栅，所述透射式闪耀光栅在厚度方向上具有相对的第一面和第二面，第一面具有若干个连接的光栅结构，第二面为平面；透射式闪耀光栅设置在半导体激光芯片的出光侧，第一面朝向所述半导体激光芯片；所述准直单元设置在所述半导体激光芯片和所述透射式闪耀光栅之间；将所述透射式闪耀光栅调整在特征位置，半导体激光芯片给所述透射式闪耀光栅提供入射光，所述入射光的入射角等于透射式闪耀光栅的光栅闪耀角，入射光照射在所述光栅结构的表面形成第m级反射式衍射光和第0级透射式衍射光，第m级反射式衍射光与所述入射光平行，所述第0级透射式衍射光穿过所述透射式闪耀光栅并从所述第二面出射形成出射光，所述出射光和所述入射光平行，m为大于或等于1的整数。

可选的，所述准直单元包括快轴准直透镜和/或慢轴准直透镜；当所述准直单元包括快轴准直透镜和慢轴准直透镜时，所述快轴准直透镜对所述半导体激光芯片出射的光在快轴上进行准直之后，所述慢轴准直透镜对所述半导体激光芯片出射的光在慢轴上进行准直，或者，所述慢轴准直透镜对所述半导体激光芯片出射的光在慢轴上进行准直之后，所述快轴准直透镜对所述半导体激光芯片出射的光在快轴上进行准直。

本发明的技术方案具有以下有益效果：

本发明技术方案中的波长锁定系统，所述透射式闪耀光栅设置在特征位置，所述入射光的入射角等于透射式闪耀光栅的光栅闪耀角，所述入射光适于照射在所述光栅结构的表面形成第m级反射式衍射光和第0级透射式衍射光，第m级反射式衍射光适于与所述入射光平行，所述第0级透射式衍射光适于穿过所述透射式闪耀光栅并从所述第二面出射形成出射光，所述出射光适于和所述入射光平行。无需使用反射镜即可实现波长锁定，大幅提升了整体结构的可靠性；出射光的方向与入射光的方向一致，大大简化了波长锁定的光路；出射光为第0级透射式衍射光在第二面折射形成，不受透射式闪耀光栅的色散效应影响，出射光的光束质量与入射光的光束质量完全一致，不存在光束质量恶化现象；锁定波长在宽温度范围和高输出功率的情况下近似恒定，无需实时调整锁定波长。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的波长锁定系统的示意图；

图2为入射光照射在透射式闪耀光栅上的光路图。

具体实施方式

一种波长锁定系统，在半导体激光芯片的内部设置光栅结构对输出光实现波长锁定，设置光栅结构的半导体激光芯片例如为分布式反馈半导体激光芯片，但是缺点是：相较于外腔波长锁定系统，分布式反馈半导体激光芯片的输出功率低，并且每一个分布式反馈半导体激光芯片的中心波长和光谱宽度存在差异，导致整体光谱宽度宽；分布式反馈半导体激光芯片的输出波长由于随温度和工作电流变化，在实际使用中波长锁定系统还需要对分布式反馈半导体激光芯片控制制冷温度，在大功率工作条件下使用复杂。

另一种波长锁定系统为常规的外腔波长锁定系统，在半导体激光芯片的输出光路中放置一个体光栅，或在每个半导体激光芯片的前端放置一个体光栅。体光栅锁定后的光谱中心波长也随半导体激光芯片的工作电流和温度的变化而变化，体光栅锁定后的光谱中心波长变化量为0.03nm/℃左右。在一些要求输出中心波长稳定的领域，需要对体光栅的温度进行控制，对体光栅的温度控制的难度随着半导体激光芯片的个数增加而增加。

另一种波长锁定系统，采用面光栅对半导体激光芯片发射的光进行波长锁定，由于面光栅锁定后的光谱中心波长随面光栅的温度变化小，例如光谱中心波长的变化量为0.001nm/℃左右，这样使得大功率的半导体激光芯片在不同工作电流、工作温度下，波长锁定系统输出的激光的中心波长基本不变。其中，用于波长锁定的面光栅有2种类型，分别为反射式面光栅和透射式面光栅。

反射式面光栅的出射光方向与入射光方向不同，导致使用受限，因此需要设置额外的光学元件改变出射光的方向，增加了波长锁定的光路的复杂度。

透射式面光栅的出射光方向与入射光方向不同，导致使用受限，因此需要设置额外的光学元件改变出射光的方向，增加了波长锁定的光路的复杂度。并且透射式面光栅的输出光是第m级透射式衍射光，m为大于或等于1的整数，透射式面光栅的色散效应导致输出光的光束质量急剧恶化。

综上，现有技术无法兼顾降低色散效应、简化波长锁定的光路、提高锁定波长在宽温度范围和高输出功率的情况下的稳定性。

在此基础上，本发明提供一种波长锁定系统和波长锁定方法，兼顾降低色散效应、简化波长锁定的光路、提高锁定波长在宽温度范围和高输出功率的情况下的稳定性。

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本发明一实施例提供一种波长锁定系统，参考图1和图2，包括：

半导体激光芯片10；

设置在半导体激光芯片10的出光侧的透射式闪耀光栅30，所述透射式闪耀光栅30在厚度方向上具有相对的第一面和第二面，第一面具有若干个连接的光栅结构，第二面平面；所述第一面朝向半导体激光芯片10；所述半导体激光芯片10适于给所述透射式闪耀光栅30提供入射光L1；

设置在所述半导体激光芯片10和所述透射式闪耀光栅30之间的准直单元；

所述透射式闪耀光栅30设置在特征位置，所述入射光L1的入射角等于透射式闪耀光栅30的光栅闪耀角，所述入射光L1适于照射在所述光栅结构的表面形成第m级反射式衍射光L2和第0级透射式衍射光L4，第m级反射式衍射光L2适于与所述入射光L1平行，所述第0级透射式衍射光L4适于穿过所述透射式闪耀光栅30并从所述第二面出射形成出射光L6，所述出射光L6适于和所述入射光L1平行，m为大于或等于1的整数。

本实施例中，无需使用反射镜即可实现波长锁定，大幅提升了整体结构的可靠性；出射光的方向与入射光的方向一致，大大简化了波长锁定的光路；出射光为第0级透射式衍射光在第二面折射形成，不受透射式闪耀光栅的色散效应影响，出射光的光束质量与入射光的光束质量完全一致，不存在光束质量恶化现象；锁定波长在宽温度范围和高输出功率的情况下近似恒定，无需实时调整锁定波长。

所述半导体激光芯片10为单管半导体激光芯片，或者，所述半导体激光芯片10为半导体激光巴条芯片。

在一个实施例中，若干个连接的光栅结构为依次连接的第一光栅结构至第Q光栅结构，第一光栅结构的长度方向至第Q光栅结构的长度方向平行，Q为大于或等于2的整数；任意一个第q光栅结构的外轮廓包括第q左坡面和第q右坡面，第q左坡面和第q右坡面连接形成第q顶棱，第q顶棱与第q光栅结构的长度方向平行，q为大于或等于1且小于或等于Q的整数；第j光栅结构和第j-1光栅结构连接形成第j-1底棱，第j-1底棱与第j-1光栅结构的长度方向平行；j为大于或等于2且小于或等于Q的整数。

本实施例中，第q左坡面和第q右坡面关于通过第q顶棱且和透射式闪耀光栅的厚度平行的分割面对称设置。在其他实施例中，第q左坡面和第q右坡面关于通过第q顶棱且和透射式闪耀光栅的厚度平行的分割面不对称。

第一光栅结构的形状至第Q光栅结构的形状相同，第一光栅结构的尺寸至第Q光栅结构的尺寸对应相同。

所述透射式闪耀光栅30具有光栅闪耀角。第一左坡面至第Q左坡面作为工作面，或第一右坡面至第Q右坡面作为工作面，入射光用于照射在工作面。所述透射式闪耀光栅30的法线F和工作面的法线之间的夹角为光栅闪耀角。工作面的法线垂直于工作面。

本实施例中，入射光L1与透射式闪耀光栅30的法线F之间的夹角设置为等于光栅闪耀角。

本实施例中，入射光L1照射在所述光栅结构的表面还形成第1级透射式衍射光至第M’级透射式衍射光，M’为透射式衍射的最高级，M’为大于或等于1的整数；本实施例中，M’的取值等于m或不等于m，当M’的取值不等于m时，M’大于或小于m。

在一个实施例中，m等于1，M’等于1，入射光L1照射在所述光栅结构的表面形成第1级反射式衍射光，第1级反射式衍射光和入射光L1平行，入射光L1照射在所述光栅结构的表面还形成第1级透射式衍射光L5。

入射光L1照射在所述光栅结构的表面还形成第0级反射式衍射光L3。第0级反射式衍射光L3和入射光L1关于透射式闪耀光栅30的法线F对称设置，透射式闪耀光栅30的法线F与透射式闪耀光栅30的厚度方向平行且垂直于第二面。

第1级透射式衍射光至第M’级透射式衍射光的强度均远小于第m级反射式衍射光L2的强度，第1级透射式衍射光至第M’级透射式衍射光的强度均远小于第0级透射式衍射光L4的强度。第0级反射式衍射光L3的强度远小于第m级反射式衍射光L2的强度，第0级反射式衍射光L3的强度远小于第0级透射式衍射光L4的强度。

参考图2，透射式闪耀光栅30的光栅周期表示为d，透射式闪耀光栅30的光栅闪耀角表示为（未标示），入射光L1照射在透射式闪耀光栅30的工作面时的入射角为入射光L1与透射式闪耀光栅30的法线F之间的夹角，设置等于光栅闪耀角，只有特定波长的光才能形成与入射光L1方向相反的第m级反射式衍射光L2，第m级反射式衍射光L2携带部分能量沿原路返回至半导体激光芯片10中，对半导体激光芯片10中的光进行波长锁定。第0级透射式衍射光L4进入透射式闪耀光栅30中并从第二面折射后输出，出射光L6和所述入射光L1平行。

准直单元包括快轴准直透镜和/或慢轴准直透镜，所述快轴准直透镜用于对所述半导体激光芯片出射的光在快轴上进行准直，所述慢轴准直透镜用于对所述半导体激光芯片出射的光在慢轴上进行准直。

本实施例中，所述准直单元包括快轴准直透镜和慢轴准直透镜。在其他实施例中，准直单元仅包括快轴准直透镜。在其他实施例中，准直单元仅包括慢轴准直透镜。

需要说明的是，对于半导体激光芯片的出射光，出射光的快轴和慢轴是本领域技术人员能准确知晓的方向，是清楚的。

在一个实施例中，所述准直单元包括快轴准直透镜和慢轴准直透镜时，快轴准直透镜位于半导体激光芯片和慢轴准直透镜之间，或，慢轴准直透镜位于半导体激光芯片和快轴准直透镜之间。

在一个实施例中，所述光栅闪耀角为10度至80度。

所述透射式闪耀光栅30在各区域的材料相同。也就是说，透射式闪耀光栅30不需要在第一面镀膜，透射式闪耀光栅30的制作简单。

所述透射式闪耀光栅30的材料包括玻璃。

在一个实施例中，所述透射式闪耀光栅30的材料的折射率为1.3~5.0。

在一个实施例中，还包括：增透膜（未图示），设置在所述第二面。所述增透膜用于对锁定波长的光进行增透。

本实施例中，采用透射式闪耀光栅30对半导体激光芯片10进行波长锁定。透射式闪耀光栅30对入射光L1的反射式衍射的光栅方程为式1。

（式1）

其中，为透射式闪耀光栅30的反射式衍射级，为入射光中待锁定的波长，d为透射式闪耀光栅30的光栅周期，为透射式闪耀光栅30的入射角，为透射式闪耀光栅30的反射式衍射角。为大于或等于0的整数。

当入射角等于光栅闪耀角时，等于光栅闪耀角，因此得到，当时，第m级反射式衍射光将按照原路返回。本实施例中，m为满足式1的所有中的一个具体数值，m为大于或等于1的整数。

在一个实施例中，透射式闪耀光栅30锁定的光的中心波长为976nm，光栅周期d为500nm，光栅闪耀角为77.4°，根据透射式闪耀光栅30对入射光L1的反射式衍射的光栅方程，透射式闪耀光栅30的最高反射式衍射级为1，因此m等于1。

透射式闪耀光栅30对入射光L1的透射式衍射的光栅方程为式2。

（式2）

为透射式闪耀光栅30的透射式衍射级，为大于或等于0的整数，为入射光中待锁定的波长，d为透射式闪耀光栅30的光栅周期，为透射式闪耀光栅30的入射角，为透射式闪耀光栅30的透射式衍射角，第一面一侧的环境介质的折射率为n₁，透射式闪耀光栅30的折射率为n₂。

透射式闪耀光栅30具有第m级反射式衍射光、第0级透射式衍射光、第0级反射式衍射光、第1级透射式衍射光至第M’级透射式衍射光。第1级透射式衍射光至第M’级透射式衍射光、第0级反射式衍射光所携带的能量与第0级透射式衍射光相比可以忽略不记。波长锁定和光谱窄化还是依靠第m级反射式衍射光。第0级透射式衍射光与法线F之间的夹角满足，其中。由于是利用的是第0级透射式衍射光，因此等于0，。

从透射式闪耀光栅30的第二面出射的光与透射式闪耀光栅30的法线F之间的夹角为。第二面一侧的环境介质的折射率为n₁。。由于，因此可以看出，出射光的方向与入射光的方向相同。

对比例1：将本申请的透射式闪耀光栅替换为反射式闪耀光栅。

在对比例1中，反射式闪耀光栅的光栅方程为：

（式3）

为反射式闪耀光栅的衍射级，为入射光中待锁定的波长，为反射式闪耀光栅的光栅周期，为反射式闪耀光栅的入射角，反射式闪耀光栅的入射角指的是入射光与反射式闪耀光栅的法线之间的夹角，为反射式闪耀光栅的衍射角。为大于或等于0的整数。

反射式闪耀光栅具有光栅闪耀角。

在对比例1中，当入射角等于光栅闪耀角时，等于光栅闪耀角，因此得到，当时，第m₁级衍射光将按照原路返回。m₁为大于或等于1的整数。

在平行于反射式闪耀光栅的光栅长度的方向上不发生衍射，所以仅分析垂直于反射式闪耀光栅的光栅长度的方向上的衍射情况。反射式闪耀光栅的衍射级通常包含至少2个衍射级，分别是第0级衍射和第m₁级衍射。从式3中可以看出，第0级衍射光与入射光之间的夹角为。半导体激光芯片的增益区间较宽，通常能够达到几十个nm。只有当特定波长的光反馈至半导体激光芯片内时，特定波长的光在不同波长间的模式竞争中能够取胜，最终半导体激光芯片将输出特定波长的光，从而实现波长锁定和光谱窄化。

反射式闪耀光栅的输出光的方向为第0级衍射光的方向，第0级衍射光与入射光并不平行。

对比例2：将本申请的透射式闪耀光栅替换为普通的透射式面光栅。当入射角固定后，只有符合透射式面光栅的光栅方程的特定波长的光束才能垂直入射至外腔反射镜，再被外腔反射镜反射，沿原路返回到半导体激光芯片，形成波长锁定。若光束不符合透射式面光栅的光栅方程，则光束无法沿原路返回半导体激光芯片，无法形成波长锁定。由于透射式面光栅具有的色散效应导致不同波长的光指向性不同，恶化了光束质量。

对比例2的缺点是：必须使用外腔反射镜进行波长反馈，可靠性降低；输出光束的光束质量恶化。

半导体激光芯片输出的激光，无论是通过直接的空间输出，还是通过光纤传输，都要进行准直。本实施例中，至少对激光光束在第一方向进行准直，第一方向与光栅结构的长度方向垂直且与半导体激光芯片的出光方向垂直。对式1的两边进行微分，得到式4，其中是入射光的剩余发散角，是反射式衍射光的剩余发散角，为锁定波长的光谱宽度。当准直单元对半导体激光芯片输出的激光的准直效果非常好时，，此时得到式4，式4表示为：。仅有的光才能够实现波长锁定，满足上述条件的取值范围较窄，的取值范围也较窄，因此波长锁定后的光谱宽度较窄。其中，w为半导体激光芯片出光面的发光宽度，w的方向和入射光垂直且和光栅结构的长度方向垂直。当快轴方向与光栅结构的长度方向垂直时，f为快轴准直透镜的焦距，当慢轴方向与光栅结构的长度方向垂直时，f为慢轴准直透镜的焦距。

若没有准直单元进行准直时，无法忽略不记，满足的取值范围大大展宽，的取值范围也大大展宽，因此波长锁定后的光谱宽度较宽。

本实施例中，无需使用反射镜即可实现波长锁定，大幅提升了整体结构的可靠性；出射光的方向与入射光的方向一致，大大简化了波长锁定的光路；出射光为第0级透射式衍射光在第二面折射形成，不受透射式闪耀光栅的色散效应影响，出射光的光束质量与入射光的光束质量完全一致，不存在光束质量恶化现象；锁定波长在宽温度范围和高输出功率的情况下近似恒定，无需实时调整锁定波长。

本发明另一实施例还提供一种波长锁定方法，包括：提供半导体激光芯片、准直单元和透射式闪耀光栅，所述透射式闪耀光栅在厚度方向上具有相对的第一面和第二面，第一面具有若干个连接的光栅结构，第二面为平面；透射式闪耀光栅设置在半导体激光芯片的出光侧，第一面朝向所述半导体激光芯片；所述准直单元设置在所述半导体激光芯片和所述透射式闪耀光栅之间；将所述透射式闪耀光栅调整在特征位置，半导体激光芯片给所述透射式闪耀光栅提供入射光，所述入射光的入射角等于透射式闪耀光栅的光栅闪耀角，入射光照射在所述光栅结构的表面形成第m级反射式衍射光和第0级透射式衍射光，第m级反射式衍射光与所述入射光平行，所述第0级透射式衍射光穿过所述透射式闪耀光栅并从所述第二面出射形成出射光，所述出射光和所述入射光平行，m为大于或等于1的整数。

所述准直单元包括快轴准直透镜和/或慢轴准直透镜。

当所述准直单元包括快轴准直透镜和慢轴准直透镜时，所述快轴准直透镜对所述半导体激光芯片出射的光在快轴上进行准直之后，所述慢轴准直透镜对所述半导体激光芯片出射的光在慢轴上进行准直，或者，所述慢轴准直透镜对所述半导体激光芯片出射的光在慢轴上进行准直之后，所述快轴准直透镜对所述半导体激光芯片出射的光在快轴上进行准直。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (11)

1.一种波长锁定系统，其特征在于，包括：

半导体激光芯片；

设置在半导体激光芯片的出光侧的透射式闪耀光栅，所述透射式闪耀光栅在厚度方向上具有相对的第一面和第二面，第一面具有若干个连接的光栅结构，第二面为平面；所述第一面朝向所述半导体激光芯片；所述半导体激光芯片适于给所述透射式闪耀光栅提供入射光；

设置在所述半导体激光芯片和所述透射式闪耀光栅之间的准直单元；

所述透射式闪耀光栅设置在特征位置，所述入射光的入射角等于透射式闪耀光栅的光栅闪耀角，所述入射光适于照射在所述光栅结构的表面形成第m级反射式衍射光和第0级透射式衍射光，第m级反射式衍射光适于与所述入射光平行，所述第0级透射式衍射光适于穿过所述透射式闪耀光栅并从所述第二面出射形成出射光，所述出射光适于和所述入射光平行，m为大于或等于1的整数。

2.根据权利要求1所述的波长锁定系统，其特征在于，若干个连接的光栅结构为依次连接的第一光栅结构至第Q光栅结构，第一光栅结构的长度方向至第Q光栅结构的长度方向平行，Q为大于或等于2的整数；任意一个第q光栅结构的外轮廓包括第q左坡面和第q右坡面，第q左坡面和第q右坡面连接形成第q顶棱，第q顶棱与第q光栅结构的长度方向平行，q为大于或等于1且小于或等于Q的整数；第j光栅结构和第j-1光栅结构连接形成第j-1底棱，第j-1底棱与第j-1光栅结构的长度方向平行；j为大于或等于2且小于或等于Q的整数。

3.根据权利要求1所述的波长锁定系统，其特征在于，所述准直单元包括快轴准直透镜和/或慢轴准直透镜，所述快轴准直透镜用于对所述半导体激光芯片出射的光在快轴上进行准直，所述慢轴准直透镜用于对所述半导体激光芯片出射的光在慢轴上进行准直。

4.根据权利要求1所述的波长锁定系统，其特征在于，所述半导体激光芯片为单管半导体激光芯片，或者，所述半导体激光芯片为半导体激光巴条芯片。

5.根据权利要求1所述的波长锁定系统，其特征在于，所述光栅闪耀角为10度至80度。

6.根据权利要求1所述的波长锁定系统，其特征在于，所述透射式闪耀光栅在各区域的材料相同。

7.根据权利要求6所述的波长锁定系统，其特征在于，所述透射式闪耀光栅的材料包括玻璃。

8.根据权利要求6所述的波长锁定系统，其特征在于，所述透射式闪耀光栅的材料的折射率为1.3~5.0。

9.根据权利要求1所述的波长锁定系统，其特征在于，还包括：增透膜，设置在所述第二面。

10.一种波长锁定方法，其特征在于，包括：

提供半导体激光芯片、准直单元和透射式闪耀光栅，所述透射式闪耀光栅在厚度方向上具有相对的第一面和第二面，第一面具有若干个连接的光栅结构，第二面为平面；透射式闪耀光栅设置在半导体激光芯片的出光侧，第一面朝向所述半导体激光芯片；所述准直单元设置在所述半导体激光芯片和所述透射式闪耀光栅之间；

将所述透射式闪耀光栅调整在特征位置，半导体激光芯片给所述透射式闪耀光栅提供入射光，所述入射光的入射角等于透射式闪耀光栅的光栅闪耀角，入射光照射在所述光栅结构的表面形成第m级反射式衍射光和第0级透射式衍射光，第m级反射式衍射光与所述入射光平行，所述第0级透射式衍射光穿过所述透射式闪耀光栅并从所述第二面出射形成出射光，所述出射光和所述入射光平行，m为大于或等于1的整数。

11.根据权利要求10所述的波长锁定方法，其特征在于，所述准直单元包括快轴准直透镜和/或慢轴准直透镜；

当所述准直单元包括快轴准直透镜和慢轴准直透镜时，所述快轴准直透镜对所述半导体激光芯片出射的光在快轴上进行准直之后，所述慢轴准直透镜对所述半导体激光芯片出射的光在慢轴上进行准直，或者，所述慢轴准直透镜对所述半导体激光芯片出射的光在慢轴上进行准直之后，所述快轴准直透镜对所述半导体激光芯片出射的光在快轴上进行准直。

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