技術領域

本發明涉及一種半導體激光器技術，尤其涉及一種基于在纖回音壁濾波器的超窄線寬半導體激光器。

背景技術

半導體激光器具有體積小、功耗少以及成本低等優勢，已廣泛應用于光纖通信、傳感、有源光纖泵浦以及微波信號源等領域。激光線寬是半導體激光器的一項關鍵技術指標，它決定了半導體激光器的相位噪聲、相干長度以及泵浦效率等技術性能。

在現有技術條件下，由于半導體激光器諧振腔的尺寸較小，而且品質因子較低，半導體激光器的激光線寬通常在MHz量級；為了壓縮半導體激光器的激光線寬，現有技術中，通常采用外部反饋的方法來對半導體激光器的激光線寬進行壓縮，但是，現有的用于實現外部反饋的結構較為復雜，結構穩定性較差，而且對激光線寬的壓縮程度有限（只能將激光線寬從MHz壓縮至kHz量級），如何進一步壓縮半導體激光器的激光線寬是目前激光器線寬研究的難點。

理論和實驗研究已經證明，瑞利散射可以對光纖激光器的激光線寬進行壓縮，但是，在實現激光線寬壓縮時，需要數百米長度的光纖來提供累積的后向瑞利散射，另外，瑞利散射易受到外界振動等因素的影響，因此產生瑞利散射信號的光纖越長其穩定性越低。

發明內容

針對背景技術中的問題，本發明提出了一種基于在纖回音壁濾波器的超窄線寬半導體激光器，其創新在于：所述超窄線寬半導體激光器由半導體激光器和輸出光纖組成；所述輸出光纖中部設置有在纖型光學回音壁微腔結構；所述半導體激光器的激光輸出部與輸出光纖的輸入端光路連接，輸出光纖的輸出端形成超窄線寬半導體激光器的輸出部；所述半導體激光器的諧振頻率與在纖型光學回音壁微腔結構的諧振頻率相同。

在纖型光學回音壁微腔結構是一種現有的光纖器件（其典型結構和制作方法如201510230444.9號中國專利申請中記載的一種在纖型光學回音壁微腔結構及其制作方法），其最突出的特點是，回音壁微腔集成在光纖上，器件結構簡單、體積小且結構穩定性很好；基于現有理論可知，當入射光進入回音壁微腔后，入射光會在回音壁微腔的諧振效應作用下循環數十萬次，這相當于大幅延長了入射光的有效光路，而在回音壁中的每一點，都會由于材料的非均勻性，存在產生后向瑞利散射的機率，于是發明人考慮將回音壁微腔與半導體激光器相結合，利用回音壁微腔能夠大幅延長有效光路的特點，將回音壁微腔作為后向瑞利散射源，從而使回音壁微腔向半導體激光器提供穩定的瑞利散光，對半導體激光器的激光線寬進行壓縮，以解決現有技術中用大長度光纖作后向瑞利散射源時裝置體積較大的問題。

本發明的具體原理是：為了便于闡述，前述的“在纖型光學回音壁微腔結構”后文簡稱為“回音壁”，前述的輸出光纖上，連接半導體激光器和回音壁的區段記為輸入段，連接回音壁和輸出部的區段記為輸出段；半導體激光器輸出的激光束經輸入段傳導后到達回音壁所在位置處，激光束中的一部分分量就會進入回音壁內并在回音壁內循環，循環的過程中，就會不斷的激發出后向瑞利散射光，激光束中的另一部分分量經輸出段傳導至輸出部形成激光器的輸出；前述的后向瑞利散射光中的一部分會傳導回輸入段中并反向傳輸回半導體激光器的諧振腔內，后向瑞利散射光中的另一部分會在回音壁內循環，循環的過程中，后向瑞利散射光就會在回音壁的諧振效應作用下逐漸累積，當后向瑞利散射光累積到一定程度時，就能向半導體激光器提供穩定的后向瑞利散射光，從而對半導體激光器的激光線寬起到壓縮作用，使輸出部輸出超窄線寬的激光束；采用本發明后，不再需要數百米長度的光纖來提供累積的后向瑞利散射，只需很短長度的、帶回音壁的輸出光纖就能形成穩定的后向瑞利散射源，大大縮小超窄線寬半導體激光器的體積。

優選地，所述輸出光纖的輸入端外套接有一接頭，所述半導體激光器的激光輸出部與一連接光纖的一端連接，連接光纖的另一端插接在接頭上。采用此優選方案后，半導體激光器和輸出光纖之間可通過標準接頭連接，能有效提高連接的方便性和器件的通用性。

本發明的有益技術效果是：提供了一種超窄線寬的半導體激光器，該超窄線寬的半導體激光器不需要使用大長度的光纖作為后向瑞利散射源，而是采用在纖型光學回音壁微腔結構作為后向瑞利散射源，裝置的體積十分小巧。

附圖說明

圖1、本發明的原理示意圖；

圖2、在纖型光學回音壁微腔結構原理示意圖；

圖中各個標記所對應的名稱分別為：半導體激光器1、輸出光纖2、在纖型光學回音壁微腔結構2-1、接頭3。

具體實施方式