[发明专利]波长可调谐外腔式量子级联激光器

说明书

本申请公开一种光源，其具有增益芯片、逆反射棱镜和第一促动器。增益芯片放大穿过其中的光。逆反射棱镜的特征在于逆反射棱镜内的枢转轴线、输入光方向、输出光方向和衍射光栅，所述衍射光栅接收由增益芯片发射的在输入方向上行进的光、使衍射光束沿输入光方向返回到增益芯片、并产生输出光束。第一促动器响应于与第一促动器耦合的控制信号而使逆反射棱镜围绕枢转轴线旋转。

背景技术

可调谐外腔式激光器光源典型地由具有增益芯片的反射腔和阻止窄波段范围外波长的光的选择性滤波器构成。穿过滤波器的光由增益芯片通过受激发射放大。一部分光离开腔体，变为来自光源的输出光束。对于任何给定的腔体长度，增益芯片都可按众多不同的模式发射激光。理想情况下，波长滤波器仅选择这些模式中的一种。如果滤波器的通频带太大，则光源可能在不同的腔体模式之间跳跃，相应地使输出光束的波长和其它性质发生跳跃。因此，有利的是提供具有尽可能窄的通频带的波长滤波器，同时提供当将光源调谐到新频率时改变通频带的中心频率的方法。

发明内容

本发明包括具有增益芯片、逆反射棱镜和第一促动器(actuator)的光源。增益芯片放大穿过其中的光。逆反射棱镜的特征在于，逆反射棱镜内的枢转轴线(pivot axis)、输入光方向、输出光方向和衍射光栅，所述衍射光栅接收由增益芯片发射的在输入方向上行进的光、使衍射光束沿输入光方向返回到增益芯片、并产生输出光束。第一促动器响应于与第一促动器耦合的控制信号而使逆反射棱镜围绕枢转轴线旋转。

在本发明的一方面，光源包括第二促动器，所述第二促动器使逆反射棱镜和第一促动器在与输出光束方向垂直的方向上移动。

在本发明的另一方面，输出光束方向与所述输入光方向平行。

在本发明的另一方面，增益芯片包括反射表面，所述反射表面形成一端在该反射表面上、另一端在衍射光栅上的腔体。

在本发明的另一方面，光源包括光学组件，所述光学组件由离开增益芯片的光产生在输入光方向上行进的准直光束，并将衍射光束中的光聚焦到所述增益芯片中。

在本发明的另一方面，逆反射棱镜由折射率大于1的材料制成。

在本发明的另一方面，逆反射棱镜由折射率等于1的材料制成。在一种示例性实施方式中，材料包括锗。在另一种示例性实施方式中，材料选自Si、ZnSe、InP和CdZnTe。

在本发明的另一方面，逆反射棱镜的特征在于，平面衍射光栅、输入光束所穿过的平面入射面、和垂直于平面衍射光栅的反射镜；枢转轴线平行于平面衍射光栅和反射镜的交线，并且沿平面入射面的通过交线的法线偏离该平面入射面。

附图说明

图1说明用于现有技术外腔式量子级联激光器的一种构造。

图2说明根据本发明一种实施方式的外腔式量子级联激光器的构造。

图3说明当旋转衍射光栅时输出光束的偏移。

图4说明消除输出光束方向随着衍射光栅和入射光束之间角度变化而变化的布置。

图5说明当衍射光栅在高折射率棱镜表面上时的光束轨迹。

图6说明根据本发明一种实施方式的旋转中心以及逆反射棱镜围绕该旋转中心的两个不同旋转角度的输入光束和输出光束。

图7说明本发明一种实施方式中偏移误差与旋转角度的函数关系。

图8说明根据本发明一种实施方式的外腔式量子级联激光器。

图9说明根据本发明另一种实施方式的外腔式量子级联激光器。

具体实施方式