RU81601U1 - Резонансное решеточное волноводное зеркало - Google Patents

Резонансное решеточное волноводное зеркало Download PDF

Info

Publication number
RU81601U1
RU81601U1 RU2008140287/22U RU2008140287U RU81601U1 RU 81601 U1 RU81601 U1 RU 81601U1 RU 2008140287/22 U RU2008140287/22 U RU 2008140287/22U RU 2008140287 U RU2008140287 U RU 2008140287U RU 81601 U1 RU81601 U1 RU 81601U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
waveguide
resonant
line
grating
laser diodes
Prior art date
Application number
RU2008140287/22U
Other languages
English (en)
Inventor
Сергей Игоревич Державин
Николай Михайлович Лындин
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Новые Энергетические Технологии"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью "Новые Энергетические Технологии" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Новые Энергетические Технологии"
Priority to RU2008140287/22U priority Critical patent/RU81601U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU81601U1 publication Critical patent/RU81601U1/ru

Links

Landscapes

  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к области лазерной техники, и, в частности, к резонансному решетчатому волноводному зеркалу. Технический результат заключается в обеспечении поперечной пространственной когерентности обратной для всех излучателей линейки лазерных диодов без увеличения размеров устройства, без усложнения процесса юстировки и снижение его механической виброустойчивости. Технический результат достигается тем, что используют резонансное решетчатое волноводное зеркало для синхронизации линейки лазерных диодов, содержащее планарный волновод с дифракционной решеткой на его поверхности, выполненной в виде гофра, который помещают на линейку лазерных диодов с коллимирующей цилиндрической линзой, причем параметры волновода и дифракционной решетки подбирают таким образом, чтобы в волноводе возбуждались две моды, распространяющиеся в противоположных направлениях, при взаимодействии которых с гофрированной поверхностью волновода они излучаются в прилегающие к упомянутому волноводу среды, при этом гофрированная поверхность волновода обладает просветляющими свойствами, исключающими паразитную генерацию на Френелевском отражении. 3 з.п., 5 ил.

Description

Полезная модель относится к области лазерной техники, и, в частности, к резонансному решетчатому волноводному зеркалу.
Основной принцип синхронизации заключается в том, чтобы обеспечить поперечную пространственную когерентность излучения обратной связи для всех излучателей линейки лазерных диодов. Для достижения данной цели делались попытки использовать резонатор Тальбо (см., например, US 4813762, 21.03.1989, Д1 или US 5027359, 25.06.1991, Д2) и устройства пространственной фильтрации (см., например, J.Yaeli, W.Streifer, D.R.Scifres et al, Appl. Phys. Lett. 47 (2), 89-91, 1985, Д3). В обоих упомянутых подходах помимо коллимирующей цилиндрической линзы используются дополнительные оптические элементы, отнесенные на значительное расстояние от линзы, что существенно увеличивает размеры устройства, усложняет процесс юстировки устройства и снижает его механическую виброустойчивость.
Из уровня техники известно использование линейки лазерных диодов, применение которых обеспечивает повышение мощности излучения в сфазированном режиме, сохранение дифракционного предела расходимости излучения, соответствующего синтезированной апертуре (см. RU 2166820, 10.05.2001, Д4). Данное решение также обладает уже указанными выше недостатками.
Также из уровня техники известен полупроводниковый лазер с широкой активной областью, содержащий последовательно установленные вдоль оптической оси высокоотражающее зеркало, активный элемент, коллимирующую линзу и оптически связанный с ними селектор мод, работающий в режиме отражения (см, RU2197772, 27.01.2003, Д5), который может быть выбран в качестве прототипа. Однако данное устройство обладает следующими недостатками: предлагаемый метод синхронизации может быть применен только к структурам, имеющим единый планарный волновод в плоскости р-n перехода, и не применим к лазерным диодным линейкам, в которых
каждому диоду соответствует отдельный канальный волновод, а также предлагаемое решение не обладает компактностью, поскольку зеркало не должно перекрывать выходящий пучок и поэтому должно быть отнесено на значительное расстояние от коллимирующей цилиндрической линзы, причем согласно диапазону заявленных углов установки зеркала, для диодной структуры с апертурой в 10 мм это расстояние будет не менее 10 см.
Для того чтобы устранить указанные недостатки и при этом обеспечить пространственную когерентность излучения обратной связи, предлагается непосредственно за коллимирующей цилиндрической линзой (2), установленной перед просветленным выходным торцом линейки лазерных диодов (1), поместить резонансное зеркало (РЗ) в виде гофрированного планарного волновода (3), обладающего резонансным отражением на длине волны генерации диодной линейки при падении света перпендикулярно поверхности волновода (см. Фиг.1). Волновод представляет собой диэлектрическое покрытие в виде чередующихся слоев высокого и низкого показателей преломления, нанесенных на плоскую гофрированную поверхность цилиндрической линзы или отдельной подложки. Диэлектрическое покрытие рассчитано таким образом, чтобы с одной стороны ширина углового резонанса отражения было много меньше угловой расходимости излучения отдельного диода в плоскости р-n перехода, а с другой стороны превышала дифракционную расходимость излучения, определяемую полной апертурой линейки диодов. Кроме того, покрытие должно обладать просветляющим свойством для излучения с углами падения или длиной волны вне пределов резонанса. При необходимости за гофрированным волноводом устанавливается корректирующая дифракционная решетка 4, преобразующая диаграмму направленности выходного излучения с двумя основными лепестками в диаграмму, имеющую один основной лепесток.
Принцип работы резонансного зеркала заключается в следующем. Параметры волновода и дифракционной решетки (период решетки Λ) подбираются таким образом, чтобы при падении плоской волны с длиной волны λ
нормально к поверхности волновода в нем возбуждались две волноводные моды, распространяющиеся в противоположных направлениях. При распространении в волноводе эти моды взаимодействуют с гофрированными границами раздела сред и излучаются в прилегающие к волноводу среды. Дистанция взаимодействия мод с решеткой Lrad определяется ее силой (глубиной гофра σ) и в практических устройствах может достигать нескольких миллиметров. Это расстояние соответствует минимальному размеру поперечной когерентности пучка света отраженного резонансным зеркалом (см., например, «Отражение ограниченного пучка света на волноводной решетке ограниченных размеров». Квантовая электроника, 1997, т.24, с.457, Д6).
На Фиг.2, в качестве примера, приведена резонансная зависимость коэффициента отражения плоской волны с длиной волны λ=930 нм от угла падения (вектор электрического поля волны лежит в плоскости падения - ТМ поляризация). В этом примере РЗ представляет собой просветляющее двухслойное диэлектрическое покрытие в виде пленки пентаокиси тантала толщиной 178,2 нм (показатель преломления 2,1931) и пленки двуокиси кремния толщиной 102,9 нм (показатель преломления 1,4827), последовательно нанесенных на гофрированную поверхность подложки из плавленого кварца с периодом гофра Λ=580 нм и его глубиной σ=20 нм, соответственно.
Дополнительным преимуществом резонансного волноводного зеркала является также его селективность по длине волны. На Фиг.3 приведена спектральная зависимость коэффициента отражения резонансного зеркала.
Механизм синхронизации линейки лазерных диодов поясняется на Фиг.4. Минимальная величина расходимости излучения отдельного диода линейки соответствует расходимости λ/d основной моды, где d - полная апертура диода, и для величины d равной 0,2 мм при длине волны λ=930 нм оценивается в 0,27 угловых градуса.
В случае, когда излучение отдельных диодов не синхронизовано, то излучение линейки имеет расходимость не менее расходимости отдельного диода, которая в свою очередь значительно превышает угловую ширину резонанса
0,03 градуса в приведенном выше примере РЗ. Это приводит к низкому эффективному коэффициенту отражения РЗ и подавляет индивидуальную генерацию лазерных диодов.
В случае, когда излучение линейки диодов синхронизовано, тогда в целом излучение линейки диодов падающей на РЗ аналогично излучению плоской волны, прошедшей через амплитудную дифракционную решетку (распределение амплитуды волны показано в верхней части Фиг.4) и содержит в основном нулевой (около 50% от полной мощности излучения) и плюс-минус первый порядки дифракции. Угловую расходимость излучения нулевого порядка дифракции можно оценить как λ/D, где D - полная апертура диодной линейки. Для величины D равной 1 см при длине волны λ=930 нм эта расходимость оценивается в 0,005 угловых градуса, которая на порядок меньше угловой ширины резонанса в приведенном выше примере РЗ. Поэтому нулевой порядок дифракции отразится резонансным зеркалом обратно в резонатор с эффективностью близкой к 100%, в то время как плюс-минус первые порядки дифракции имеют угловой спектр вне пределов резонанса и проходят через РЗ без отражения, формируя выходное излучение в виде двух основных лепестков в диаграмме направленности.
При необходимости иметь один основной лепесток в диаграмме направленности линейки лазерных диодов предлагается использовать корректирующую дифракционную решетку 4, которая приводит меняющие знак амплитуды падающего на нее излучения к амплитудам одного знака на ее выходе.
Технически резонансное зеркало и корректирующая решетка могут быть выполнены на двух сторонах единой подложки, которая в свою очередь может быть приклеена с помощью оптического клея на плоскую выходную грань коллимирующей цилиндрической линзы, как показано на Фиг.5. Данное решение обеспечивает максимальную компактность устройства.

Claims (4)

1. Резонансное решетчатое волноводное зеркало для синхронизации линейки лазерных диодов, содержащее планарный волновод с дифракционной решеткой на его поверхности, выполненной в виде гофра, который помещают на линейку лазерных диодов с коллимирующей цилиндрической линзой, причем параметры волновода и дифракционной решетки подбирают таким образом, чтобы в волноводе возбуждались две моды, распространяющиеся в противоположных направлениях, при взаимодействии которых с гофрированной поверхностью волновода они излучаются в прилегающие к упомянутому волноводу среды, при этом гофрированная поверхность волновода обладает просветляющими свойствами, исключающими паразитную генерацию на Френелевском отражении.
2. Резонансное решетчатое волноводное зеркало по п.1, отличающееся тем, что упомянутый волновод состоит из по меньшей мере двух чередующихся слоев с высоким и низким показателем преломления, соответственно.
3. Резонансное решетчатое волноводное зеркало по п.1, отличающееся тем, что гофрирование поверхности выполняют по всей длине волновода или по его части.
4. Резонансное решетчатое волноводное зеркало по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что после упомянутого волновода устанавливают корректирующую дифракционную решетку, предназначенную для преобразования диаграммы направленности выходного излучения с двумя основными лепестками в диаграмму, имеющую один основной лепесток.
Figure 00000001
RU2008140287/22U 2008-10-13 2008-10-13 Резонансное решеточное волноводное зеркало RU81601U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008140287/22U RU81601U1 (ru) 2008-10-13 2008-10-13 Резонансное решеточное волноводное зеркало

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008140287/22U RU81601U1 (ru) 2008-10-13 2008-10-13 Резонансное решеточное волноводное зеркало

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU81601U1 true RU81601U1 (ru) 2009-03-20

Family

ID=40545720

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008140287/22U RU81601U1 (ru) 2008-10-13 2008-10-13 Резонансное решеточное волноводное зеркало

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU81601U1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2488929C2 (ru) * 2011-08-03 2013-07-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Новые Энергетические Технологии" Способ синхронизации линейки лазерных диодов

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2488929C2 (ru) * 2011-08-03 2013-07-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Новые Энергетические Технологии" Способ синхронизации линейки лазерных диодов

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10134926B2 (en) Quantum-efficiency-enhanced time-of-flight detector
US6665119B1 (en) Wire grid polarizer
US20160285560A1 (en) High brightness dense wavelength multiplexing laser
EP1743197B1 (en) High efficiency optical diffraction device
US6958859B2 (en) Grating device with high diffraction efficiency
JP2009533875A (ja) 周期性を通じた太陽電池セルの効率
US9500785B2 (en) Grating structure for dividing light
US7187499B2 (en) Optical grating and method for the manufacture of such an optical grating
CN105891925B (zh) 1064纳米偏振无关宽带高衍射效率双层反射型全介质光栅
JP2004280050A5 (ru)
JP2008047906A5 (ru)
EP1966636A2 (en) Mirror structure and laser device comprising such a mirror structure
RU81601U1 (ru) Резонансное решеточное волноводное зеркало
RU2429555C2 (ru) Способ синхронизации линейки лазерных диодов и резонансное решетчатое волноводное зеркало для его реализации
Kemme et al. High efficiency diffractive optical elements for spectral beam combining
US20160116754A1 (en) Dielectric Polarizing Beam Splitter
CN101001002A (zh) 包括带镜面的倍频效应晶体的垂直外腔面发射激光器
RU2488929C2 (ru) Способ синхронизации линейки лазерных диодов
KR100864017B1 (ko) 라인 빔 발생 장치
US10012843B2 (en) Compact and effective beam absorber for frequency converted laser
US20170160622A1 (en) Wavelength separating element for use in a nonlinear frequency conversion device
RU92250U1 (ru) Фазовое решетчатое зеркало для синхронизации линейки лазерных диодов
RU2166822C2 (ru) Линейка лазерных диодов
RU2166821C2 (ru) Линейка лазерных диодов
US7310183B1 (en) Diffractive outcoupler for second harmonic generation

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20090326

QB1K Licence on use of utility model

Free format text: LICENCE

Effective date: 20120606

MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20121014

NF1K Reinstatement of utility model

Effective date: 20130910

MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20151014