[实用新型]一种高功率中红外光纤耦合量子级联激光器

说明书

一种高功率中红外光纤耦合量子级联激光器。其包括底板热沉、多台阶座体、多个量子级联激光器、多个微型快轴准直镜、多个微型慢轴准直镜、多直角棱镜组合、快轴聚焦镜、慢轴聚焦镜和光纤；与现有的中红外量子级联激光器相比，本实用新型提供的高功率中红外光纤耦合量子级联激光器的有益效果在于：1.将多个单管量子级联激光器进行合束并耦合入光纤中输出，一方面提升了输出功率，另一方面实现了光纤柔性传播，将会大大拓展量子级联激光器的应用范围。2.实现了多单管量子级联激光器的非相干功率合束，并耦合进入一根输出光纤输出，提高了输出功率。

技术领域

本实用新型属于激光应用技术领域，尤其涉及一种高功率中红外光纤耦合量子级联激光器。

背景技术

量子级联激光器的发明是半导体激光器领域中具有里程碑意义的发展,开创了中远红外半导体激光的新领域，量子级联激光器可工作于中远红外波段 (2.75-255μm)，而且波长可调谐。虽为半导体激光器，但是它的工作原理与一般的半导体激光器不同，不像普通的半导体激光器中在p－n结处激发电子与空穴复合产生的单光子，量子级联激光器中的电子使得一个频带内的量化子带之间产生无数的子带间跃迁，从而形成光子“级联”。通过调节量子级联激光器中超晶格的属性，就能调谐发射波长。量子级联激光器目前的主要用途是气体检测、红外对抗和太赫兹通信，尤其是在中红外3-5μm波段，并且已得到广泛应用。

但目前量子级联激光器均为空间输出，而且单管量子级联激光器的输出功率有限。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种高功率密度，高光束质量，而且具有较强散热性能的高功率中红外光纤耦合量子级联激光器。

为了达到上述目的，本实用新型提供的高功率中红外光纤耦合量子级联激光器包括底板热沉、多台阶座体、多个量子级联激光器、多个微型快轴准直镜、多个微型慢轴准直镜、多直角棱镜组合、快轴聚焦镜、慢轴聚焦镜和光纤；其中，所述的底板热沉呈板状，水平设置；多台阶座体安装在底板热沉的表面，从一侧到另一侧的台阶高度依次升高，每级台阶的表面分别设置一个量子级联激光器，并且所有量子级联激光器的光束发射方向为同一方向，此方向称为第一方向；每个量子级联激光器的光束传播路径上依次设置一个微型快轴准直镜和一个微型慢轴准直镜；多直角棱镜组合设置在底板热沉一侧，并且每一直角棱镜组合能分别反射经过一个微型慢轴准直镜后的准直光束并使该准直光束沿第二方向传播；多直角棱镜组合包括N块直角棱镜和N－1块微型直角棱镜，其中N块直角棱镜等间距排成一列，从一侧到另一侧分别为第零级至第N－1级直角棱镜，N－1块微型直角棱镜分别为第一至第N－1级微型直角棱镜，且第一至第N－1级微型直角棱镜分别紧贴在第一至N－1级直角棱镜的侧面，同时第一至第N－1级微型直角棱镜呈等间距且渐高的阶梯状设置；第二方向的光束传播路径上依次设置一个快轴聚焦镜和一个慢轴聚焦镜；光纤设置在慢轴聚焦镜的出光端。

所述的量子级联激光器为单管量子级联激光器。

所述的光纤采用顶端为圆锥形的氟化物光纤、硫化物光纤或者碲化物光纤。

所述的第一方向垂直于第二方向。

所述的微型快轴准直镜为D型非球面透镜，微型慢轴准直镜为柱面透镜，透镜材质均采用包括氟化物或者硒化锌在内的中红外晶体材料，并且透镜两面均镀有中红外波段的高透膜。

所述的微型直角棱镜和直角棱镜的材质均采用包括氟化物或者硒化锌在内的中红外晶体材料，并且微型直角棱镜和直角棱镜的激光入射面和出射面上均镀有中红外波段的高透膜。

所述的快轴聚焦镜和慢轴聚焦镜的材质均采用包括氟化物或者硒化锌在内的中红外晶体材料，并且快轴聚焦镜和慢轴聚焦镜的激光入射面和出射面上均镀有中红外波段的高透膜。

所述的多台阶座体中相邻两级台阶之间的高度差为d，相邻微型直角棱镜之间的高度差为h，且h>d。