RU2725639C2 - Tunable diode laser with external resonator - Google Patents
Tunable diode laser with external resonator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2725639C2 RU2725639C2 RU2018112500A RU2018112500A RU2725639C2 RU 2725639 C2 RU2725639 C2 RU 2725639C2 RU 2018112500 A RU2018112500 A RU 2018112500A RU 2018112500 A RU2018112500 A RU 2018112500A RU 2725639 C2 RU2725639 C2 RU 2725639C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- laser
- diode laser
- angle
- interference filter
- external resonator
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/0607—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying physical parameters other than the potential of the electrodes, e.g. by an electric or magnetic field, mechanical deformation, pressure, light, temperature
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/14—External cavity lasers
- H01S5/141—External cavity lasers using a wavelength selective device, e.g. a grating or etalon
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
Description
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.The invention relates to quantum electronics and laser technology. It can be used to create tunable diode lasers with external resonators that provide lasing on a single longitudinal mode.
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.A longitudinally pumped solid-state laser is known [RU 2172544, C1, H01S 3/02, 08/20/2001], in the housing of which a laser optical pump module and a laser cavity with an active element and an output mirror are connected in series, and the active element is glued by a heat-conducting compound into a calibrated lodgement, which is made on the side of the optical pump module in a cylindrical cavity of the resonator, mounted in the laser housing coaxially with the optical axis of the pump module, while the lodgement caliber D = d + (5-50) μm, where d is the diameter of the active element.
Недостатком этого технического решения является относительно высокая сложность.The disadvantage of this technical solution is the relatively high complexity.
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.A compact longitudinal-pumped solid-state laser is also known [RU 2382458, C1,
Недостатком этого технического решения также является относительно высокая сложность.The disadvantage of this technical solution is also the relatively high complexity.
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.The closest in technical essence to the proposed is a diode laser with an external resonator [Intrferens-filter-stabilbzed external-cavity diode lasers. X. Bailard, A. Gaudet, S. Bize, P. Lemonde, Ph. Laurent, A / Clairon, P. Rosenbusch. de Rerferrence Temps-Espace, Observatoire de Paris, 61 Avenue de 75014 Paris, France Received February 28, 2006; received in revised
Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкая стабильность, как частоты генерации, так и выходной мощности при работе в режиме излучения на одной продольной моде из-за возможных нарушений юстировки интерференционного фильтра, которые ведут к изменению угла падения лазерного излучения на интерференционный фильтр и, как следствие, сдвигу частоты генерации и уменьшению выходной мощности диодного лазера.The disadvantage of the closest technical solution is the relatively low stability of both the generation frequency and the output power when operating in the radiation mode on one longitudinal mode due to possible disturbances in the alignment of the interference filter, which lead to a change in the angle of incidence of the laser radiation on the interference filter and, as a consequence, a shift in the generation frequency and a decrease in the output power of the diode laser.
Задача изобретения состоит в создании диодного лазера с внешним резонатором, обладающего высокой стабильностью частоты генерации, более низкими потерями и обеспечивающего более высокую и стабильную выходную мощность.The objective of the invention is to create a diode laser with an external resonator having high stability of the generation frequency, lower losses and providing a higher and more stable output power.
Требуемый технический результат заключается в обеспечении более высокой стабильности, как частоты генерации, так и выходной мощности.The required technical result is to provide higher stability, both the generation frequency and the output power.
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 и фокусирующий объектив, согласно изобретению, введены глухое отражающее зеркало, установленное на единой оптической оси за фокусирующим объективом, 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, при этом, интерференционный фильтр установлен в оправе, построенной по дифференциальной схеме двух клиньев, один из которых является неподвижным и имеет угол, являющийся наиболее вероятным для попадания в требуемую длину волны генерации диодного лазера, а другой является подвижным и имеет угол, соответствующий допуску на точность исполнения интерференционного фильтра.The problem is solved, and the required technical result is achieved by the fact that, in the device containing a laser diode, a collimating lens, an interference filter and a focusing lens, sequentially mounted on a single optical axis, according to the invention, a blind reflecting mirror mounted on a single optical axis behind the focusing one is introduced a lens, an output reflecting mirror mounted behind a collimating lens and providing an output of the optical radiation of a diode laser at an angle to a single optical axis in the form of an axially symmetric light beam, while the interference filter is mounted in a frame constructed by the differential circuit of two wedges, one of which is fixed and has an angle that is most likely to fall into the desired wavelength of the generation of a diode laser, and the other is mobile and has an angle corresponding to the tolerance on the accuracy of the interference filter.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, неподвижный клин имеет угол, равный 5±2°.In addition, the desired technical result is achieved by the fact that the fixed wedge has an angle equal to 5 ± 2 °.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, подвижный клин имеет угол, равный 2±1°.In addition, the required technical result is achieved in that the movable wedge has an angle equal to 2 ± 1 °.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, отражающее зеркало выполнено подвижным на пьезоэлементе для осуществления настройки диодного лазера.In addition, the required technical result is achieved by the fact that the reflecting mirror is made movable on the piezoelectric element for tuning the diode laser.
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.In addition, the required technical result is achieved in that the interference filter is made in the form of a multilayer dielectric coating deposited on a thin quartz substrate with a diameter larger than the maximum size of the light beam of the laser diode.
На чертеже представлена конструкция перестраиваемого диодного лазера с внешним резонатором. На чертеже обозначены:The drawing shows the design of a tunable diode laser with an external resonator. In the drawing are indicated:
1 - лазерный диод;1 - laser diode;
2 - коллимирующий объектив;2 - collimating lens;
3 - выходное отражающее зеркало;3 - output reflecting mirror;
4 - оправа выходного зеркала;4 - frame of the output mirror;
5 - неподвижная оправа интерференционного фильтра;5 - fixed frame interference filter;
6 - подвижная оправа интерференционного фильтра;6 - movable frame interference filter;
7 - интерференционный фильтр;7 - interference filter;
8 - оправа подвижного зеркала;8 - the frame of the movable mirror;
9 - корпус;9 - case;
10 - фокусирующий объектив;10 - focusing lens;
11 - глухое отражающее зеркало;11 - a deaf reflective mirror;
12 - пьезоэлемент.12 - piezoelectric element.
Перестраиваемый 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 11, 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 45° к ней.A tunable diode laser with an external resonator contains a
Особенностью предложенного диодного лазера с внешним резонатором является то, что, интерференционный фильтр 7 установлен в оправе (неподвижная оправа 5 и подвижная оправа 6), построенной по дифференциальной схеме двух клиньев, один из которых является неподвижным и имеет угол, являющийся наиболее вероятным для попадания в требуемую длину волны генерации диодного лазера, например 5°, а другой является подвижным и имеет угол, соответствующий допуску на точность исполнения интерференционного фильтра, например 2°.A feature of the proposed diode laser with an external resonator is that the
Используется перестраиваемый диодный лазер с внешним резонатором следующим образом.A tunable diode laser with an external resonator is used as follows.
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.The radiation from the
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 может быть 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.The cross section of the radiation entering the
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.The level of optical feedback can be adjusted by shifting the deaf reflecting
Кроме того, обычно юстировку фильтра осуществляют прецизионной оправой, в которой точность поворота фильтра связана с шагом винта и расстоянием винта от оси поворота. Механические вибрации такой оправы приводят непосредственно к флуктуациям угла поворота.In addition, the filter is usually aligned with a precision frame in which the accuracy of rotation of the filter is related to the pitch of the screw and the distance of the screw from the axis of rotation. The mechanical vibrations of such a frame lead directly to fluctuations in the angle of rotation.
В предложенной конструкции для изменения угла падения лазерного излучения на фильтр используется дифференциальная схема двух клиньев. Неподвижный клин (позиция 5 на чертеже) имеет угол, наиболее вероятный для попадания в нужную длину волны генерации лазера, например 5°. Подвижный клин (позиция 6 на чертеже) имеет угол, соответствующий допуску на точность исполнения фильтра, например 2°. Тогда при вращении подвижной оправы внутри неподвижной угол падения лазерного луча на фильтр изменится от 3° до 7°. Очевидно, что для изменения плавности или диапазона регулировки угла падения достаточно изменить угол подвижного клина. При механическом воздействии на резонатор диодного лазера поворот подвижного клина менее вероятен, чем трансляция, поэтому такой способ юстировки, который соответствует предложенной конструкции перестраиваемого диодного лазера, более виброустойчив, чем традиционный.In the proposed design, a differential scheme of two wedges is used to change the angle of incidence of laser radiation on the filter. The fixed wedge (
Таким образом, в предложенной конструкции лазера достигается требуемый технический результат, поскольку обеспечивается повышение стабильности как частоты генерации, так и выходной мощности.Thus, in the proposed laser design, the required technical result is achieved, since the stability of both the generation frequency and the output power is improved.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018112500A RU2725639C2 (en) | 2018-04-09 | 2018-04-09 | Tunable diode laser with external resonator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018112500A RU2725639C2 (en) | 2018-04-09 | 2018-04-09 | Tunable diode laser with external resonator |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2018112500A RU2018112500A (en) | 2019-10-10 |
RU2018112500A3 RU2018112500A3 (en) | 2019-10-25 |
RU2725639C2 true RU2725639C2 (en) | 2020-07-03 |
Family
ID=68205918
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018112500A RU2725639C2 (en) | 2018-04-09 | 2018-04-09 | Tunable diode laser with external resonator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2725639C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU214632U1 (en) * | 2022-06-01 | 2022-11-08 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук | Diode laser frequency stabilization device |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1427077A2 (en) * | 2002-12-02 | 2004-06-09 | Picarro Inc. | External cavity laser having improved single mode operation |
WO2004054054A1 (en) * | 2002-12-06 | 2004-06-24 | New Focus, Inc. | External cavity laser with dispersion compensation for mode-hop-free tuning |
US6763047B2 (en) * | 2002-06-15 | 2004-07-13 | Intel Corporation | External cavity laser apparatus and methods |
RU2457591C2 (en) * | 2007-04-27 | 2012-07-27 | Таль | Compact laser light source having narrow spectral width |
-
2018
- 2018-04-09 RU RU2018112500A patent/RU2725639C2/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6763047B2 (en) * | 2002-06-15 | 2004-07-13 | Intel Corporation | External cavity laser apparatus and methods |
EP1427077A2 (en) * | 2002-12-02 | 2004-06-09 | Picarro Inc. | External cavity laser having improved single mode operation |
WO2004054054A1 (en) * | 2002-12-06 | 2004-06-24 | New Focus, Inc. | External cavity laser with dispersion compensation for mode-hop-free tuning |
RU2457591C2 (en) * | 2007-04-27 | 2012-07-27 | Таль | Compact laser light source having narrow spectral width |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU214632U1 (en) * | 2022-06-01 | 2022-11-08 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук | Diode laser frequency stabilization device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2018112500A (en) | 2019-10-10 |
RU2018112500A3 (en) | 2019-10-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109950784B (en) | Laser and laser radar | |
EP0327310B1 (en) | Solid state microlaser | |
CN101859975B (en) | Dual-wavelength tunable thulium-doped fiber laser | |
US4156209A (en) | Lens free of back focal points for use with high power light beams | |
US7426223B2 (en) | Coherent light source and optical device | |
US5048044A (en) | Optically pumped lasers | |
US3802775A (en) | Rapidly, continuously and synchronously tuned laser and laser detector | |
JP2020109856A (en) | Laser device | |
US4556979A (en) | Piezoelectrically tuned short cavity dye laser | |
US4187475A (en) | Continuously variable laser output coupler | |
US4887270A (en) | Continuous wave, frequency doubled solid state laser systems with stabilized output | |
RU2725639C2 (en) | Tunable diode laser with external resonator | |
CN104600552A (en) | Monocrystalline-diamond continuous wave tunable deep ultraviolet laser | |
RU2683875C1 (en) | Diode laser with external resonator | |
CN117039604A (en) | Double interference filter special angle composite feedback quantity adjustable semiconductor laser | |
FR2826191A1 (en) | Frequency stabilized laser source, includes laser beam passing through chemical absorption cell and subject to modulation to enable precise frequency control | |
EP0199793A1 (en) | Single mirror integral raman laser. | |
CN110690640B (en) | Picosecond optical fiber seed laser source structure | |
CN108418090B (en) | Intermediate infrared laser | |
CN114258619A (en) | External cavity laser device, corresponding system and method | |
Cox et al. | Single mode, piezoelectrically tuned, picosecond short‐cavity dye laser | |
CN103814488B (en) | A kind of outside cavity gas laser | |
JPH05226749A (en) | Variable wavelength laser | |
CN114342195A (en) | Laser oscillator | |
KR950002068B1 (en) | Second harmonic generating system and method |