SE520213C2 - Anordning och metod för minskning av spontanemission från externkavitetslasrar. - Google Patents

Description

lS 20 25 30 35 520 213 2 Alla gränsytor, utom de för första och andra reflekterande elementen måste anordnas så att sagda gränsytor inte reflekterar ljuset i kavitetens optiska axelriktning 199. Alternativt kan sagda gränsytor antireflexbehandlas. Om, men inte endast om, det ljusemitterande och/eller förstärkande elementet 100 är en halvledarlasertärning, så är fasetten 104, som vetter mot det andra reflekterande elementet, ofta antireflexbelagd.

Den optiska effekten kan kopplas ut från kaviteten som en utgående stråle, eller till en optisk fiber, på många sätt. Så kan t ex, när diffraktionsgittret används i Littman- eller Llttrowkonfiguration, det ljus som inte diffrakteras men reflekteras från diffraktionsgittret användas som utgående optisk effekt 184. Om det första reflekterande elementet är en delvis reflekterande fasett 102 på det ljusemitterande och/eller förstärkande elementet 100, så kan effekten 191, som transmitteras genom fasetten 102 användas som externkavitetslaserns utgångsstråle. Dessa exempel på utkopplingsmetoder, utan begränsning till just dessa exempel, kallas traditionella utkopplingsmetoder.

Den koherenta emissionen från en externkavitetslaser är typiskt spektralt mycket smal. Det ljusemitterande och/eller förstärkande elementet 100 genererar emellertid också ett brett spektrum av spontanemission. I en traditionell externkavitetslaser, som emitterar 1mW optisk effekt till en singelmodfiber, är approximativt 10 uW spontanemission. Detta effektförhållande på 20 dB är otillräckligt i många tillämpningar, t ex när lasern skall användas för karakterisering av optiska fibrer. En laserkälla som emitterar en mindre andel spontanemission skulle vara mycket attraktiv.

En metod och anordning för att minska andelen spontanemission i den optiska utstrålen från externkavitetslasrar har demonstrerats av Edgar Leckel m.fl.

[Ref. 11. Den demonstrerade anordningen användes i en Littman- externkavitetslaser som visas i Fig. 2. En stråldelare 220 var placerad mellan det våglängdsselektiva elementet, i det här fallet ett diffraktionsgitter, och det ljusemitterande och/eller förstärkande elementet 200, i det här fallet en halvledarlasertärning. Stråldelaren 220 avlänkar en del av de infallande ljusstrålarna, vilka fortplantar sig i riktningarna 281, 288 till de två motsatta utbredningsriktningarna 224, 226. Den urkopplade strålen 224, som emanerar från det ljus 281, vilket går från halvledarlasertärningen 200 mot diffraktionsgittret 240, innehåller samma andel spontanemission som vid traditionell utkoppling. Den utkopplade strålen 226, som emanerar från ljuset 288, vilket går från diffraktionsgittret 240 mot halvledarlasertärningen 200, är spektralt filtrerat, så att 10 15 20 25 30 35 520 213 3 den spontana emissionen har en vinkelfördelning runt fortplantningsriktningen hos den lasrande våglängden Om den spektralt filtrerade strålen 226 också filtreras spatiellt, t ex genom användning av en optisk singelmodfiber, så blir andelen spontanemission i sagda stråle typiskt minskad med en faktor 1000. Den huvudsakliga nackdelen med denna metod är att en stor del av den urkopplade optiska effekten inte är spektralt filtrerad.

Den optiska effekten i den spektralt filtrerade strålen 226 kan högst vara densamma som den optiska effekten i strålen 224, som inte filtreras spektralt.

Därför kan inte mer än 1/2 av den optiska effekt som kopplas ut av stråldelaren användas som ljuskälla med låg spontanemission.

Huvudsyftet med uppfinningen är att lösa problemen som är förbundna med anordningarna känd teknik.

Specifikt löses med uppfinningen hur man skall koppla ut från en optisk kavitet en del av ljuset, som utbreder sig från det våglängdsselektiva elementet i riktning mot ett ljusemitterande och/eller förstärkande element, utan att någon utkoppling sker av strålen som kommer från det ljusemitterande och/eller förstärkande elementet på väg mot diffraktionsgittret.

Problemet löses i föreliggande uppfinning genom att anordna de inledningsvis nämnda elementen och addera polarisationsselektivitet till ett strådelande optiskt element, och genom att införa ett Faraday-rotatorelement. Ett polarisationsselektivt stråldelande optiskt element är ett element som väsentligen helt och hållet transmitterar, utan avlänkning, infallande ljus av en polarisation och väsentligen helt och hållet avlänkar ljus med ortogonala polarisationen.

Företrädesvis anordnas sagda externkavitetslaser och elementen för utkoppling på ett sätt så att linjärt polariserat ljus väsentligen helt och hållet transmitteras genom det polarisationsselektiva stråldelande optiska elementet när fortplantnlngen sker i en första riktning och ljuset infaller mot det selektiva återkopplingselementet med sådan polarisation så att sagda selektiva återkopplingselement har väsentligen optimal effektivitet. När ljuset fortplantar sig i en andra riktning kopplas åtminstone en del av ljuset ut från kaviteten genom det polarisationsselektiva stråldelande optiska elementet. Alldeles särskilt föredrages att det ljusemitterande och/eller förstärkande elementet är en halvledarlasertärning och inkluderar en smal vågledare. Det är också möjligt att använda ljuskonvergerande element. Anordningen kan också innehålla ett första reflekterande element. I ett utförande riktar det våglängdsselektiva 0 aterkopplingselementet ljuset 'rnot eri retroreflektor. En ljusväg från åtminstone ett 10 15 20 25 30 35 520 213 4 av sagda ljusemitterande och/eller förstärkande element till sagda återkopplingselement är väsentligen L-formad.

Uppfinningen hänför sig också till en metod för utkoppling av ljus i en externkavitetslaser där externkavitetslasern innehåller åtminstone ett ljusemitterande och/eller förstärkande element och åtminstone ett våglängdsselektivt återkopplande element. Metoden innehåller således åtgärder för att utnyttja åtminstone ett polarisationsselektivt stråldelande optiskt element, och åtminstone ett Faraday-rotatorelement, där sagda externkavitetslasern och utkopplingselementen är anordnade så att det linjärt polariserade ljuset väsentligen transmitteras helt och hållet genom det polarisationsselektiva stråldelande optiska elementet när fortplantningen sker i den första riktningen, och ljuset infaller mot det våglängdsselektiva återkopplingselementet. De har då en sådan polarisation att sagda selektiva återkopplingselement väsentligen får optimal effektivitet och utkopplingen från kaviteten sker åtminstone delvis via det polarisationsselektiva stråldelande optiska elementet när fortplantningen sker i den andra riktningen.

Uppfinningen hänför sig också till en metod för utkoppling av ljus i en externkavitetslaser, vilken externkavitetslaser innehåller åtminstone ett ljusemitterande och/eller förstärkande element och åtminstone ett våglängdsselektivt återkopplingselement. Metoden innehåller åtgärder som innebär generering av ljus med väsentligen linjär polarisation i sagda ljusemitterande och/eller förstärkande element och emission av sagda ljus i en divergerande stråle.

I metoden kollimeras sagda divergerande stråle i ett ljuskonvergerande optiskt element till en väsentligen linjärt polariserad ljusstråle, som väsentligen helt och hållet transmitteras genom ett polarisationsselektivt stråldelande optiskt element i en första riktning. Polarisationsplanet hos sagda ljusstråle vrids då med en vinkel a+ m*180, där m är ett heltal O, 1, 2, 3, etc. Därvid omriktas sagda ljusstråle med vridet polarisationsplan och polarisationsplanet hos sagda omriktade ljusstråle vrids ytterligare så att polarisationsplanet bildar en vinkel 2oi med det föredragna polarisationsplanet för transmissionen genom sagda polarisationsselektiva stråldelande optiska element och som delvis transmitterar, och delvis kopplar ut, sagda omriktade ljusstråle när den utbreder sig genom sagda polarisationsselektiva stråldelande optiska element i en andra riktning. För övrigt är det så att andelen ljus som tranmitteras respektive kopplas ut i det polarisationsselektiva stråldelande optiska elementet, när ljuset utbreder sig i den andra riktningen, blir respektive cos2(2oi) och väsentligen sin2(2a). Metoden innehåller vidare åtgärder för att selektera en önskad vinkel oi som bestämmer andelen ljus som kopplas ut från kaviteten. 10 15 20 25 30 35 520 213 5 KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA.

I efterföljande avsnitt kommer uppfinningen att beskrivas mera i detalj med hänvisning till bifogade ritningar i vilka: Fig. la visar principen för en Littman-externkavitetshalvledarlaser.

Fig. lb visar principen för en Littrow-externkavitetshalvledarlaser.

Fig. 2 visar en Littman-externkavitetshalvledarlaser med en stråldelarutkopplare för minskad spontanemission i utstrålen, enligt tidigare kunskap och känd teknik [ref. 1].

Fig. 3 visar schematiskt ett första utförande av föreliggande uppfinning, som innehåller en Littrow-externkavitetshalvledarlaser med en polarisationsselektiv stråldelarutkopplare för minskad spontanemission i en utgående stråle med hög effekt.

Fig. 4 visar schematiskt samma utförande av föreliggande uppfinning som i Fig. 3, men i ett bättre perspektiv, som beskriver den relativa vridningen av de optiska elementen.

Fig. 5 visar schematiskt ett andra utförande av föreliggande uppfinning som innehåller en Littman-externkavitetshalvledarlaser med en polarisationsselektiv stråldelarutkopplare för minskad spontanemission i en utgående stråle med hög effekt.

Fig. 6 visar schematiskt ett tredje utförande av föreliggande uppfinning, som innehåller en Littrow-externkavitetshalvledarlaser med polarisationsselektiv stråldelarutkopplare för minskad spontanemission i en utgående stråle med hög effekt. Kaviteten har externa återkopplande element i båda ändarna.

Fig. 7 visar schematiskt ett fjärde utförande av föreliggande uppfinning som består av en Littman-externkavitetshalvledarlaser med en polarisationsselektiv stråldelarutkopplare för minskad spontanemission i en utgående stråle med hög effekt. Kaviteten har externa återkopplande element i båda ändarna.

Fig. 8 visar schematiskt ett femte utförande av föreliggande uppfinning, som består av en Littrow-externkavitetshalvledarlaser, en polarisationsselektiv stråldelarutkopplare för minskad spontanemission i en utgående stråle med hög effekt. I detta utförande är kaviteten L-formad och väsentligen avlänkas allt ljus i den polarisatlonsselektiva stråldelaren när det utbreder sig från det Ijusemitterande och/eller förstärkande elementet och avlänkas delvis när det utbreder sig från det vågländsselektiva återkopplingselementet.

I referenstecknen i Fig. 1 till Fig. 8 avser första siffran figurnumret och andra och tredje siffrorna avser ett element, en del av ett element, en Ijusstråle, en vinkel, eller en axel. lO l5 20 25 30 35 520 213 6 DETALJERAD BESKRIVNING AV UTFÖRANDENA Ett första utförande av föreliggande uppfinning visas i Fig. 3.

Komponenterna från tidigare kunskap och känd teknik är, men begränsas inte till, ett ljusemitterande och/eller förstärkande element 300, ett ljuskonvergerande optiskt element 310, och ett våglängdsselektivt återkopplande element 340. Det ljusemitterande och/eller förstärkande elementet 300 kan vara en halvledarlasertärning. Det ljuskonvergerande optiska elementet 310 kan vara en lins av refraktiv eller diffraktiv typ. De nya elementen är ett polarisationsselektivt stråldelande optiskt element 320 och en Faraday-rotator 330. Det polarisationsselektiva optiska elementet 320 kan vara en polarisatorkub. Om det ljusemitterande och/eller förstärkande elementet 300 är en halvledarlasertärning, så kan det ha en eller båda ändfasetterna 302, 304, belagda för låg reflektion eller antireflektion. För att minska eller ta bort kraven på antireflexbehandling så kan vågledaren 306 lutas mot fasettens normal i ena eller båda ändarna av halvledarlasertärningen. Detta beskrivs i respektive [Ref. 2, och Ref. 3]. För att minska eller ta bort kraven på antireflexbehandling så kan också vågledaren sluta en bit ifrån fasettnormalen vid en eller båda ytorna av halvledarlasertärningen såsom beskrivs i [Ref. 4].

De typiska våglängdsselektiva återkopplingselementen, och också ofta ljusemitterande och/eller förstärkande element, har polarisationsberoende effektivitet. Därför emitterar ofta externkavitetslasrar ljus med linjär polarisation. I den föreliggande uppfinningen skall de optiska elementen anordnas längs kavitetens optiska axel 499, på sätt relativt varandra som visas i Fig. 4. Det polarisationsplan, för det infallancle eller emitterade ljuset, som ger den högsta effektiviteten i den önskade funktionen benämns elementets föredragna polarisationsplan.

I Fig. 4 definieras ett referensplan 498 som är parallellt med det föredragna polarisationsplanet hos diffraktionsgittret 440 och kavitetens optiska axel 499. Det ljusemitterande och/eller förstärkande elementet 400 och det polarisationsselektiva och stråldelande elementet 420 skall orienteras så att vinkeln mellan dess fördragna polarisationsplan och referensplanet 498 är väsentligen respektive a och a Det ljuskonvergerande optiska elementet 410 och Faraday-rotatorn 430 är rotationssymmetriska kring kavitetens optiska axel 499.

I det första utförandet av föreliggande uppfinning som visas i Fig. 3 är funktionen följande. Ljus med väsentligen linjär polarisation genereras i det ljusemitterande och/eller förstärkande elementet 300 och utsänds från vågledaren 306 i en divergerande stråle 380. I detta exempel är det ljusemitterande och/eller 10 15 20 25 30 35 :c -.. 1 v -» , 2 -t ..4 , v. . , , , i -. =i= . u a _ .. , = .»; f. v . p = -. i 1 x a , f» . . . 7 förstärkande elementet 300 en halvledarlasertärning med en väsentligen icke reflekterande fasett 304 och en åtminstone delvis reflekterande fasett 302. Den divergerande strålen 380 kollimeras av det ljuskonvergerande optiska elementet 310. Det väsentligen linjärt polariserade ljuset i den kollimerade strålen 381 transmitteras rakt genom det polarisationsselektiva stråldelande optiska elementet 320 väsentligen utan förluster. Ljuset 382 tranmitteras sedan genom Faraday- rotatorn 330 i vilken polarisationsplanet roteras väsentligen en vinkel oi.

Polarisationen hos ljuset 383 är nu väsentligen parallell med referensplanet, och ljuset faller in mot det våglängdsselektlva återkopplingselementet 340 med dess föredragna polarisation i dess föredragna polarisationsplan. I detta exempel är det våglängdsselektlva återkopplingselementet 340 ett diffraktionsgitter. Beroende på den periodiska naturen hos polarisationsvridningen så kommer en Faraday-rotator som vrider polarisationen en vinkel oi + m 180 grader att ge samma resultat för varje heltal m.

Ljuset 383 omriktas av diffraktionsgittret 340. När ljuset 387 transmitteras genom Faraday-rotatorn 330 så vrids det väsentligen en vinkel ot. Beroende på naturen hos Faraday-rotatorn 330 blir polarisationsvridningen åt ett sådant håll att ljuspolarisation nu bildar en vinkel 2oi med den föredragna vinkeln för transmission genom det polarisationsselektiva stråldelande optiska elementet 320. När ljuset 388 går genom det polarisationsselektiva stråldelande optiska elementet 320 så avlänkas ljuset partiellt 326 och kopplas ut från kaviteten. Ljuset 389 transmitteras rakt genom det polarisationsselektiva stråldelande optiska elementet 320 och fokuseras av det ljuskonvergerande optiska elementet 310 och kopplas in i vågledaren 306 hos halvledarlasertärningen 300. Polarisationen hos ljuset 390 har en föredragen riktning för förstärkning i halvledarlasertärningen 300. Ljuset förstärks när det fortplantar sig genom vågledaren 306 och reflekteras åtminstone delvis i fasetten 302.

En bestämd del av ljuset 388 som utbreder sig från diffraktionsgittret 340 mot halvledarlasertärningen 300 kopplas ut ur kaviteten. Om förluster försummas så blir andelen ljus som transmitteras rakt genom 389 och andelen som kopplas ut 326 i det polarisationsselektiva stråldelande optiska elementet 320 respektive väsentligen cos2(2o<) och väsentligen sin2(2ot). Andelen ljus 326 som kopplas ut ur kaviteten kan således väljas genom att välja en lämplig vinkel oi. Åtta värden på oi mellan O och 360 grader resulterar i samma andel ljus 320 som kopplas ut ur kaviteten. vinkeln oi kan därför också väljas så att geometrin för elementen blir lämplig i den mekaniska konstruktionen av lasern. Om de optiska komponenterna linijeras upp rätt så kommer väsentligen ingen dei av ijuset 381 som utbreder sig u-“uv 10 15 20 25 30 35 520 213 8 från halvledarlasertärningen 300 mot diffraktionsgittret 340 att kopplas ut från kaviteten.

I detta avsnitt förklaras den föreliggande uppfinningen med hjälp av fem exempel på utföranden inkluderande en genomgång av det första utförande som beskrivs i Fig. 3 och Fig. 4.

Fig. 3 visar principen för en Littrow externkavitetshalvledarlaser med en polarisationsselektiv ståldelarutkoppling 320 som ger minskad spontanemission, och hög effektivitet i utstrålen 326 i enlighet med ett första utförande av föreliggande uppfinning. Halvledarlasertärningen 300 har en fasett antireflexbehandlad 304 och en fasett som är åtminstone delvis reflekterande 302.

Ljus med väsentligen linjär polarisation genereras i halvledarlasertärningen 300 och emitteras från vågledaren 306 i en divergerande stråle 380. Strålen kollimeras av linsen 310 och den kollimerade strålen 381 transmitteras väsentligen utan att någon del av ljuset avlänkas i den polarisationsselektiva stråldelaren 320 via dess sneda inre yta 322. Stålen 382 transmitteras genom en Faraday-rotator 330 i vilken ljusets polarisation vrids väsentligen en vinkel oi. Det transmitterade ljuset 383 omriktas genom diffraktion av gittret 340 tillbaka mot Faraday-rotatorn 330.

Strålen 387 tranmitteras genom Faraday-rotatorn 330 i vilken ljusets polarisation vrids väsentligen ytterligare en vinkel a. Strålen 388 transmitteras delvis rakt genom den polarisationsselektiva stråldelaren 320 och avlänkas delvis i sagda stråldelare 320 via dess sneda inre yta 322. Den avlänkade strålen 326, som kopplas ut ur kaviteten har minskad spontanemission. Den stråle som transmitteras rakt genom den polarisationsselektiva stråldelaren 389 fokuseras av linsen 310 och kopplas tillbaka in i vågledaren 306 hos halvledarlasertärningen 300. Ljuset förstärks när det fortplantar sig i vågledaren 306 och reflekteras åtminstone delvis i fasetten 302. I detta utförande av den föreliggande uppfinningen kopplas väsentligen allt ljus som kopplas ut ur kaviteten av den polarisationsselektiva stråldelaren 320 ut i en riktning 326 och har minskad spontanemission.

Fig. 4 visar samma utförande av uppfinningen som Fig. 3 men i ett perspektiv, som bättre beskriver den relativa vridningen av de optiska elementen.

Referensplanet 498 definieras så att det är parallellt med det föredragna polarisationsplanet hos diffraktionsgittret 440 och kavitetens optiska axel 499.

Faraday-rotatorn 430 skall vrida polarisationen hos ljuset väsentligen en vinkel oi när detta går genom elementet. Den polarisationsselektiva stråldelaren 420 skall orienteras så att ljuset med polarisationsvinkeln a relativt referensplanet 498 transmitteras väsentligen utan att någon del av ljuset avlänkas av dess sneda inre 10 15 20 25 30 35 520 213 . - ~ . f « 9 yta 422. Halvledarlasertärningen 400 skall orienteras så att vinkeln mellan polarisationen hos det genererade ljuset och referensplanet 498 är väsentligen a.

Fig. 5 visar principen för en Littman-externkavitetshalvledarlaser med en polarisationsselektiv stråldelarutkopplare 520 med reducerad spontanemission, och högeffektutstråle 526 i enlighet med ett andra utförande av föreliggande uppfinning. Halvledarlasertärningen 500 har en fasett som är antireflexbehandlad 504 och en fasett som är åtminstone delvis reflekterande 502. Ljus med väsentligen linjär polarisation genereras i halvledarlasertärningen 500 och emitteras från vågledaren 506 i en divergerande stråle 580. Strålen kollimeras av linsen 510 och den kollimerade strålen 581 transmitteras väsentligen utan att någon del av ljuset avlänkas i den polarisationsselektiva stråldelaren 520 via dess sneda inre yta 522. Strålen 582 transmitteras genom en Faraday-rotatorn 530 inom vilken ljusets polarisation vrids väsentligen en vinkel a. Den transmitterade strålen 583 diffrakteras av gittret 540 mot retroreflektorn 550. Strålen 585 reflekteras tillbaka mot gittret 540 av retroreflektorn 550. Strålen 586 diffrakteras av gittret 540 i riktning mot Faraday-rotatorn 530. Strålen 587 transmitteras genom Faraday-rotatorn 530 i vilken ljusets polarisation väsentligen vrids en ytterligare vinkel ot. Strålen 588 transmitteras delvis rakt genom den polarisationsselektiva stråldelaren 520 och avlänkas delvis i sagda stråldelare 520 via dess sneda inre yta 522. Det avlänkade ljuset 526, som kopplas ut ur kaviteten, har reducerad spontanemission. Strålen som tranmitteras rakt genom den polarisationsselektiva stråldelaren 589 fokuseras av linsen 510 och kopplas tillbaka in i vågledaren 506 hos halvledarlasertärningen 500. Ljuset förstärks när det fortplantar sig i vågledaren 506 och reflekteras åtminstone delvis i fasetten 502. I detta utförande av den föreliggande uppfinningen kopplas väsentligen allt ljus ut från den optiska kaviteten via den polarisationsselektiva stråldelaren i en riktning 526 och har minskad spontanemission.

Fig. 6 visar principen för en Littrow-externkavitetshalvledarlaser med en polarisationsselektiv stråldelarutkopplare 620 som ger minskad spontanemission och högeffektutstråle 626 i enlighet med ett tredje utförande av föreliggande uppfinning. Kaviteten har externa återkopplingselement i båda ändarna.

Halvledarlasertärningen 600 har båda fasetterna antireflexbelagda 602, 604. Ljus med väsentligen linjär polarisation genereras i halvledarlasertärningen 600 och emitteras från vågledaren 606 i en divergerande stråle 680. Strålen kollimeras av linsen 610 och den kollimerade strålen 681 transmitteras väsentligen utan att någon del av ljuset avlänkas i den polarisationsselektiva stråldelaren 620 via dess sneda inre yta 622. Strålen 682 transmitteras genom en Faraday-rotator 630 i lO 15 20 25 30 35 ou -.-. n p H -o i. - . i. u. . . ,. . ~ ..» l i l v . ~ l i » » - . 4» t. . 1 . .. -. . o . i ~ - i 1 . . . i. .in - - o » i 1 10 vilken ljusets polarisation vrids väsentligen en vinkel oi. Den transmitterade strålen 683 omriktas genom diffraktion av gittret 640 tillbaks mot Faraday-rotatorn 630.

Strålen 687 transmitteras genom Faraday-rotatorn 630 i vilken polarisationen vrids väsentligen en ytterligare vinkel oi. Strålen 688 transmitteras delvis rakt genom den polarisationsselektiva stråldelaren 620 och avlänkas delvis i sagda stråldelare 620 via dess sneda inre yta 622. Det avlänkade ljuset 626, som kopplas ut ur kaviteten, har minskad spontanemission. Strålen som transmitteras rakt genom den polarisationsselektiva stråldelaren 689 fokuseras av linsen 610 och kopplas tillbaka in i vågledaren 606 hos halvledarlasertärningen 600. Ljuset förstärks när det fortplantar sig genom halvledarlasertärningen 600 och kommer ut från vågledaren 606 i en divergerande stråle 691. Strålen kollimeras av linsen 660 och den kollimerade strålen 692 reflekteras av det yttre reflekterande elementet 670. Den reflekterade strålen 693 fokuseras av linsen 660 och kopplas tillbaka in i vågledaren 606 hos halvledarlasertärningen 600. I detta utförande av föreliggande uppfinning kopplas väsentligen allt ljus ut från den optiska kaviteten genom den polarisationsselektiva stråldelaren 620 i en riktning 626 och har reducerad spontanemission.

Fig. 7 visar principen för en Littman-externkavitetshalvledarlaser med en polarisationsselektiv stråldelarutkopplare 720 som ger minskad spontanemission och högeffektutstråle, i enlighet med ett fjärde utförande av föreliggande uppfinning. Kaviteten har externa utkopplingselement i båda ändarna.

Halvledarlasertärningen 700 har båda fasetterna antireflexbelagda 702, 704. Ljus med väsentligen linjär polarisation genereras i halvledarlasertärningen 700 och emitteras från vågledaren 706 i en divergerande stråle 780. Strålen kollimeras av linsen 710 och den kollimerade strålen 781 transmitteras väsentligen utan att någon del av ljuset avlänkas i den polarisationsselektiva stråldelaren 720 via dess sneda inre yta 722. Strålen 782 transmitteras genom en Faraday-rotator 730 i vilken polarisationen i ljuset vrids väsentligen en vinkel oi. Den transmitterade strålen 783 diffrakteras av gittret 740 mot retroreflektorn 750. Strålen 785 reflekteras tillbaka mot gittret 740 av retroreflektorn 750. Strålen 786 diffrakteras av gittret 740 i riktning mot Faraday-rotatorn 730. Strålen 787 transmitteras genom Faraday-rotatorn 730 i vilken polarisationen hos ljuset vrids väsentligen en ytterligare vinkel oi. Strålen 788 transmitteras delvis rakt genom den polarisationsselektiva stråldelaren 720 och avlänkas delvis i sagda stråldelare 720 via dess inre sneda yta 722. Det avlänkade ljuset 726 som kopplas ut ur kaviteten har reducerad spontanemission. Strålen som transmitteras rakt genom den polarisationsselektiva stråldelaren 789 fokuseras av linsen 710 och kopplas tillbaka 10 15 20 25 30 35 520 213 11 in i vågledaren 706 hos halvledarlasertärningen 700. Ljuset förstärks när det fortplantar sig genom halvledarlasertärningen 700 och kommer ut från vågledaren 706 som en divergerande stråle 791. Strålen kollimeras av linsen 760 och den kollimerade strålen 792 reflekteras av det externa reflekterande elementet 770.

Den reflekterade strålen 793 fokuseras av linsen 760 och kopplas tillbaka in i vågledaren 706 hos halvledarlasertärningen 700. I detta utförande av den föreliggande uppfinningen kopplas väsentligen allt ljus ut från den optiska kaviteten i en riktning 726 och har minskad spontanemission.

Fig. 8 visar principen för en L-formad Littrow-externkavitetshalvledarlaser med en polarisationsselektiv stråldelarutkopplare 820 som ger minskad spontanemlsslon och högeffektutstråle 826, i enlighet med ett femte utförande av föreliggande uppfinning. Referensplanet 898 definieras så att det är parallellt med den L-formade kavitetens optiska axel 899. Halvledarlasertärningen 800 har en fasett antireflexbelagd 804 och en fasett som är åtminstone delvis reflekterande 802. Ljus med väsentligen linjär polarisation, som är vinkelrät mot referensplanet genereras i halvledarlasertärningen 800 och emitteras från vågledaren 806 i en divergerande stråle 880. Strålen kollimeras av linsen 810 och väsentligen hela den kollimerade strålen 881 avlänkas i den polarisationsselektiva stråldelaren 820 via dess sneda inre yta 822. Strålen 882 transmitteras genom en Faraday-rotator 830 i vilken ljusets polarisation vrids väsentligen en vinkel a. Den transmitterade strålen 883 faller in mot diffraktionsgittret som är orienterat på ett sådant sätt att polarisationen av det infallande ljuset är parallell med det föredragna polarisationsplanet hos gittret 840. Ljuset omriktas genom diffraktion av gittret 840 tillbaka mot Faraday-rotatorn 830. Strålen 887 transmitteras genom Faraday- rotatorn 830 i vilken ljusets polarisation vrids väsentligen ytterligare en vinkel a.

Strålen 888 transmitteras delvis genom den polarisationsselektiva stråldelaren 820 och avlänkas delvis i sagda stråldelare 820 via dess sneda inre yta 822. Ljus som inte avlänkas 826, vilket kopplas ut från kaviteten, har minskad spontanemission.

Det ljus som avlänkas i stråldelaren 820 via dess sneda inre yta 822 fokuseras av linsen 810 och kopplas tillbaka in i vågledaren 806 hos halvledarlasertärningen 800. Ljuset förstärks när det fortplantar sig i vågledaren 806 och reflekteras åtminstone delvis i fasetten 802. I detta utförande av föreliggande uppfinning kopplas väsentligen allt ljus ut från den optiska kaviteten 826 genom den polarisationsselektiva stråldelaren 820 och har minskad spontanemission.

Den L-formade Littrow-externkavitetskonfigurationen som beskrivs i det femte utförandet av uppfinningen skulle också kunna användas i en kavitet med externa 520 213 12 återkopplingselement i båda ändarna. L-formade kaviteter skulle också kunna användas i motsvarande Littman-konfigurationer. 520 213 . , - . . . 13 REFERENSER [1] [2] [3] [4] E. Leckel, J. Sang, E. U. Wagemann, and E. Muiler, Paper WB4-1/31, Optical Fiber Conference, Baltimore MA, mars 2000.

Patent US6091755 Patent US4856014 Patent US4872180

Claims (2)

10 15 20 25 30 35 ~ « - X .. /4 KRAV

1. Anordning för utkoppling av ljus i en externkavitetslaser där externkavitetslasern består av åtminstone ett ljusemitterande och/eller förstärkande element (300, 500, 600, 700, 800) och åtminstone ett våglängdsselektivt återkopplingselement (340, 540, 640, 740, 840), kännetecknad därav att sagda utkopplingsanordning vidare består av åtminstone ett poiarisationsselektivt stråldelande optiskt element (320, 520, 620, 720, 820), och åtminstone ett Faraday-rotatorelement (330, 530, 630, 730, 830) och att sagda externkavitetslaser och utkopplingsanordningselement arrangeras så att linjärt polariserat ljus väsentligen transmitteras helt och hållet genom det polarisationsselektiva stråldelande optiska elementet när ljuset fortplantar sig i en första riktning (381, 581, 681, 781, 881), och faller in mot det våglängdsselektiva återkopplingselementet med en sådan polarisation att sagda selektiva återkopplingselement har väsentligen optimal effektivitet (383, 583, 683, 783, 883), och kopplas ut åtminstone delvis av det polarisationsselektiva stråldelande optiska elementet när ljuset fortplantar sig i en andra riktning (388, 588, 688, 788, 888). . Anordning i enlighet med krav 1, i vilken det ljusemitterande och/eller förstärkande elementet är en halvledarlasertärning. . Anordning i enlighet med något eller några av föregående krav i vilken det ljusemitterande och/eller förstärkande elementen innefattar en smal vågledare (306, 506, 606, 706, 806). . Anordning i enlighet med något eller några av föregående krav som innefattar ljuskonvergerande element (310, 510, 610, 710, 810; 360, 560, 660, 760, 860). . Anordning i enlighet med något eller några av föregående krav som vidare innehåller ett första reflekterande element (670,770). . Anordning i enlighet med något eller några av föregående krav i vilken det våglängdsselektiva återkopplingselementet (340, 540, 640, 740, 840) återsänder ljuset mot en retroreflektor (550, 750). P16138SE.C02, BA, 2002-12-12 10 15 20 25 30 35 7. 10. ~ . « . , t .u ti. n, ., 520 213 /5 Anordning i enlighet med något eller några av föregående krav i vilken ljusstrålens väg från en av sagda ljusemitterande och/eller förstärkande element (800) till sagda återkopplingselement (840) är väsentligen L-formad. Metod för utkoppling av ljus i en externkavitetslaser där externkavitetslasern består av åtminstone ett ljusemitterande och/eller förstärkande element (300, 500, 600, 700, 800), och åtminstone ett våglängdsselektivt återkopplingselement (340, 540, 640, 740, 840), kännetecknad av att sagda metod består av åtgärder för att utnyttja åtminstone ett polarisationsselektivt stråldelande optiskt element (320, 520, 620, 720, 820), och åtminstone ett Faraday-rotatorelement (330, 530, 630, 730, 830), och att sagda externkavitetslaser och utkopplingselementen anordnas så att det linjärt poiariserade ljuset transmitteras väsentligen helt och hållet genom det polarisationsselektiva stråldelande optiska elementet när det fortplantar sig i en första riktning (381, 581, 681, 781, 881), och faller in mot det våglängdsselektiva återkopplande elementet med en sådan polarisation att sagda selektiva återkopplande element har väsentligen optimal effektivitet (383, 583, 683, 783, 883), och åtminstone delvis kopplas ut från kaviteten av det polarisationsselektiva stråldelande optiska elementet när sagda linjärt poiariserade ljus fortplantar sig i en andra riktning (388, 588, 688, 788, 888) Metod i enlighet med krav 8, i vilken det ljusemitterande och/eller förstärkande elementet är en halvledarlasertärning. En metod för utkoppling av ljus i en externkavitetslaser, i vilken externkavitetslasern består av åtminstone ett ljusemitterande och/eller förstärkande element (300, 500, 600, 700, 800), och åtminstone ett våglängdsselektivt återkopplande element (340, 540, 640, 740, 840), karakteriserad av att den genererar ljus med väsentligen linjär polarisation i sagda ljusemitterande och/eller förstärkande element och att den emitterar sagda ljus i en divergent stråle, att den kollimerar sagda divergerande stråle i ett ljuskonvergerande optiskt element (310, 510, 610, 710, 810) till en väsentligen linjärt polariserad stråle, Pl6l38SE.C02, BA, 2002-12-12 10 15 20 11. 1

2. 520 213 lb att den väsentligen helt och hållet transmitterar sagda väsentligen linjärt polariserade ljusstråle genom ett polarisationsselektivt stråldelande optiskt element i en första riktning, att den vrider polarisationsplanet hos sagda ljusstråle en vinkel a+ m 180 grader där m är ett heltal 0, 1, 2, 3, etc, att den återsänder sagda ljusstråle med polarisationsplanet vridet, att den vrider polarisationsplanet hos sagda återsända ljusstråle så att ljuspolarisationen bildar en vinkel 201 med det föredragna polarisationsplanet vid transmission genom sagda polarisationsselektiva stråldelande optiska element,. att den delvis transmitterar och delvis kopplar ut sagda återsända ljusstråle när den fortplantar sig genom sagda polarisationsselektiva stråldelande optiska element i en andra riktning. Metod enligt krav 10, karakteriserad av att andelen ljus som transmitteras och kopplas ut i det polarisationsselektiva stråldelande optiska elementet, när fortplantningen sker i andra riktningen, är väsentligen respektive cos2(2a) och väsentligen sin2(2oi). Metod enligt kraven 10 och 11, som karakteriseras av att en lämplig vinkel a väljes för att bestämma andelen ljus som kopplas ut ur kaviteten. Plól 38SE.C02, BA, 2002-12-12