CN217507926U - 激光器 - Google Patents
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Abstract
本申请适用于激光技术领域，提供一种激光器，包括：激光芯片；温度调节器，设置于所述激光芯片的周围；光栅，设置于所述激光芯片的一侧以接收所述激光芯片发出的光，所述光栅的表面设有导热涂层。本申请的实施例提供的激光器能稳定运行。
Description
技术领域
本申请属于激光技术领域，更具体地说，涉及一种激光器。
背景技术
人类社会正迎来智能出行时代，智能汽车的发展对高精度探测技术的要求越来越高，迫切需要高精度的雷达技术。传统的高精度雷达技术，如微波雷达、毫米波雷达等，探测精度低、体积且重量大，不适用于智能汽车搭载。全固态激光雷达具有分辨率高、抗有源干扰能力强、体积小、重量轻、成本低等优势,能满足未来智能汽车对高精度探测技术的需求。
激光器比如半导体激光器可以用于全固态激光雷达，实现高精度探测。为了保障激光器的输出效率及可靠性，采用光栅(比如光纤光栅或体光栅)作为激光阵列外腔的核心器件进行有效锁波。在激光器的内部，光栅易受温度影响而出现波长漂移，导致激光器无法稳定运行。
实用新型内容
本申请的实施例提供一种激光器，能保障激光器稳定运行。
一种激光器，包括：
激光芯片；
温度调节器，设置于所述激光芯片的周围；
光栅，设置于所述激光芯片的一侧以接收所述激光芯片发出的光，所述光栅的表面设有导热涂层。
在一些可能的实施方式中，所述激光器还包括：
基底，设置于所述温度调节器；
所述光栅设置于所述基底，使得所述基底位于所述光栅与所述温度调节器之间。
在一些可能的实施方式中，所述激光器还包括：
壳体，连接于所述温度调节器。
在一些可能的实施方式中，所述激光器还包括：
第一准直部件，设置于所述激光芯片和所述光栅之间。
在一些可能的实施方式中，所述激光器还包括：
第二准直部件，设置于所述光栅的一侧以对从所述光栅出射的光进行准直。
在一些可能的实施方式中，所述激光器还包括：
光电探测器，设置于所述激光芯片的另一侧以检测所述激光芯片输出的光。
在一些可能的实施方式中，所述激光器还包括：
温度传感器，设置于所述激光芯片的周围以检测所述激光芯片的温度，且连接于所述温度调节器。
在一些可能的实施方式中，所述光栅为体光栅。
在一些可能的实施方式中，所述导热涂层为金属涂层。
在一些可能的实施方式中，所述激光器还包括：
隔离器，设置于所述光栅的一侧以阻挡光进入所述光栅。
本申请的实施例与现有技术相比存在的有益效果是：
温度调节器主要对激光芯片的温度进行调节，实现调节激光器内部的温度，导热涂层对光栅进行辅助散热，从而使得光栅的温度稳定，能防止光栅出现波长漂移，从而能保证激光器的稳定运行。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的实施例中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请一实施例提供的激光器的局部剖视图；
图2为本申请一实施例提供的激光器的俯视图。
具体实施方式
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图1至图2及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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申请和简化描述，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申请的限制。
应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
本申请的实施例提供一种激光器，具体可以是半导体激光器。
图1为本申请一实施例提供的激光器的局部剖视图。图2为本申请一实施例提供的激光器的俯视图。参考图1和图2，本申请的实施例提供的激光器包括激光芯片1、温度调节器2和光栅3。
激光芯片1用于发出光，具体可以是发出宽带光。激光芯片1具体可以是发出的光的波长为1550nm的增益芯片。
温度调节器2用于温度调节。温度调节器2可以为现有技术中的空调器。
激光器工作时，激光芯片1为主要的热量源，温度调节器2设置于激光芯片1的周围，以主要对激光芯片1的温度进行调节，以实现调节激光器内部的温度。
示例的，温度调节器2设置于激光芯片1的左侧、右侧、前侧或者后侧。
温度调节器2可以制冷，也可以制热，能实现保障激光器内部的温度保持稳定。示例的，温度调节器2包括半导体制冷器(Thermo Electric Cooler，简称TEC)；其中，半导体制冷器能制冷，也能制热。
参考图1，光栅3设置于激光芯片1的一侧以接收激光芯片1发出的光。
光栅3可以为体光栅(比如体布拉格光栅)。
参考图1，光栅3的表面设有导热涂层31。参考图1，示例的，除了入光和出光的两端之外，光栅3的其他表面设有导热涂层31；比如，光栅3的外形基本为长方体，光栅3的底面用于安装，光栅3的顶面以及两个侧面设有导热涂层31。
导热涂层31可以为金属涂层或非金属涂层；前述金属为导热金属；前述非金属为导热非金属。
根据上述内容可知，温度调节器2主要对激光芯片1的温度进行调节，实现调节激光器内部的温度，导热涂层31对光栅3进行辅助散热，从而使得光栅3的温度稳定，能防止光栅3出现波长漂移，从而能保证激光器的稳定运行，能较好地抵抗外界环境的干扰。
在光栅3的表面设置导热涂层31，导热涂层31与光栅3的表面紧密接触，能保障散热效果。导热涂层31的质量较轻，能避免导致光栅3发生变形，从而能保障光栅3的精度。
在一些实施例中，导热涂层31可以为银胶涂层。
具体而言，将银粉与胶水均匀混合后形成银胶，然后将银胶涂覆于光栅3的表面，从而在光栅3的表面形成银胶涂层。
银胶涂层具有优良的导热效果，能更好地对光栅3进行导热。
当然，根据实际需要，导热涂层31还可以是含有铜粉的涂层。
参考图1和图2，在一些实施例中，激光器还包括温度传感器4。
参考图1和图2，温度传感器4设置于激光芯片1的周围以检测激光芯片1的温度。
温度传感器4还连接于温度调节器2。
温度调节器2和温度传感器4形成温控回路。
温度传感器4具体可以为热敏电阻。
温度传感器4将检测到的温度信号发送给温度调节器2；温度调节器2根据接收到的信号制冷或制热，实现对激光芯片1的温度进行调节，进而调节激光器内部的温度。
参考图1，在一些实施例中，激光器还包括基底5。
基底5设置于温度调节器2。其中，基底5可以为基板。
参考图1，光栅3设置于基底5，使得基底5位于光栅3与温度调节器2之间。
应当理解，激光芯片1也可以设置于基底5。
参考图1，在激光器的高度方向H，温度调节器2承载基底5，基底5则承载激光芯片1和光栅3。
通过基底5将温度调节器2与光栅3隔开，防止温度调节器2与光栅3直接接触，能防止温度调节器2在制冷或制热时对光栅3产生应力，能保护光栅3，从而能保障激光器的精度。
在一些实施例中，激光器还包括壳体6。
参考图1，壳体6连接于温度调节器2，以承载温度调节器2。
壳体6可以是管状的壳体。
壳体6用于对包裹各个器件(包括激光芯片1、温度调节器2、光栅3、温度传感器4和基底5)，使得激光器的内部形成密闭的空间。
参考图1，在一些实施例中，激光器还包括第一准直部件7。
参考图1，第一准直部件7设置于激光芯片1和光栅3之间。
第一准直部件7可以是准直透镜(比如球透镜)。
第一准直部件7对激光芯片1发出的光进行准直，使得准直后的光进入光栅3，以提高光束的质量。
参考图1，在一些实施例中，激光器还包括第二准直部件8。
第二准直部件8设置于光栅3的一侧以对从光栅3出射的光进行准直，能进一步提高光束的质量。
参考图1，在一些实施例中，第二准直部件8包括准直镜头81和光纤82。
准直镜头81设置于光栅3的一侧以对从光栅3出射的光进行准直。
光纤82连接于准直镜头81以将光传输至外部。
参考图1，在一些实施例中，激光器还包括隔离器9。
参考图1，隔离器9设置于光栅3的一侧以阻挡光进入光栅3。
参考图1，具体而言，壳体6设有出光口(图未示出)，光栅3在出光方向L与出光口对齐，使得光能从出光口出射；隔离器9在出光方向L与出光口对齐，隔离器9阻挡外部反射回来的光进入光栅3，能保障激光器稳定输出具有目标波长的光。
隔离器9具体可以设置于第二准直部件8的内部。
参考图1，在一些实施例中，激光器还包括光电探测器10。
参考图1和图2，光电探测器10设置于激光芯片1的另一侧以检测激光芯片1输出的光，也即检测激光芯片1后向输出的光，以检测激光芯片1是否正常运行，进而输出用于指示激光芯片1是否正常运行的信号。
本申请的实施例提供的激光器的工作原理如下：
1550nm增益芯片(即激光芯片1)输出的宽带光谱经第一准直部件7准直后，由体光栅(即光栅3)进行模式选择反馈，反馈光谱重新进入1550nm增益芯片的有源层进行模式竞争，从而调整体光栅(即光栅3)的角度，获得目标波长以稳定单模形式的激光输出；光栅3输出的激光经第二准直部件8输出至外部；隔离器9阻挡外部反射回来的光进入光栅3；期间，温度调节器2对激光芯片1的温度进行调节，导热涂层31对光栅3进行辅助散热。
基于体光栅(即光栅3)的角度和波长选择性，1550nm增益芯片(即激光芯片1)发出的光波被选择反馈，从而实现激光器阵列外腔锁相，光谱的宽度被压缩为原有的十分之一，对应的远场发散角在1.5mrad以下，实现输出窄线宽的光束，能极大提高输出光束的质量和稳定性。
本申请的实施例提供的激光器选取体光栅作为外腔反馈元件，实现对光谱的压缩，并在光栅3的表面设置导热涂层31(比如银胶)，能实现超窄线宽稳定输出，是一种超窄线宽的光学器件。根据实验测试结果，本申请的实施例提供的激光器输出的激光的线宽可达5kHz以下。
本申请的实施例提供的激光器利用体光栅构成外腔结构，并进行选模输出，具有抗外界环境干扰能力强、体积小、重量轻、高转换效率、光谱范围广等特性，可以广泛应用于超高精度激光雷达、卫星间通信、相干光通信、激光光谱学、原子钟泵浦、大气吸收测量及光纤通信等领域，能为制备单频窄线宽半导体激光器提供高效和低成本的解决方案。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种激光器，其特征在于，包括：
激光芯片；
温度调节器，设置于所述激光芯片的周围；
光栅，设置于所述激光芯片的一侧以接收所述激光芯片发出的光，所述光栅的表面设有导热涂层。
2.如权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述激光器还包括：
基底，设置于所述温度调节器；
所述光栅设置于所述基底，使得所述基底位于所述光栅与所述温度调节器之间。
3.如权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述激光器还包括：
壳体，连接于所述温度调节器。
4.如权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述激光器还包括：
第一准直部件，设置于所述激光芯片和所述光栅之间。
5.如权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述激光器还包括：
第二准直部件，设置于所述光栅的一侧以对从所述光栅出射的光进行准直。
6.如权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述激光器还包括：
光电探测器，设置于所述激光芯片的另一侧以检测所述激光芯片输出的光。
7.如权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述激光器还包括：
温度传感器，设置于所述激光芯片的周围以检测所述激光芯片的温度，且连接于所述温度调节器。
8.如权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述光栅为体光栅。
9.如权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述导热涂层为金属涂层。
10.如权利要求1至9任一项所述的激光器，其特征在于，所述激光器还包括：
隔离器，设置于所述光栅的一侧以阻挡光进入所述光栅。
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