可调谐半导体激光器

将激光二极管变成可调谐二极管激光器

自1995年以来,TOPTICA通过集成附加的模式选择元件以及添加一流的驱动器和光学器件,将激光二极管转换为可调谐二极管激光器,这便是高端激光工具。 第一台可购买的可调谐二极管激光器是TOPTICAs DL100。多年来,它取得了很大的成功,并最终被功能强大的DL proCTL所取代。

  • DLC DL pro

激光二极管

激光二极管是各种消费产品中公认的子组件,例如激光笔,条形码扫描仪或CD / DVD /蓝光驱动器。这些产品的成功故事是由它们紧凑、操作方便、成本低和效率高这一事实所驱动的。然而,裸激光二极管的发射光谱较宽,激光发射波长定义不清。

通常,激光二极管的两个小面形成谐振器并确定(纵向)激光模式。 半导体的宽增益曲线同时支持多种模式,每种模式具有不同的频率。 即使具有单个纵向模式的二极管也会因芯片温度或驱动器电流的微小变化而出现跳模。 结果是不完美的,光谱不稳定的输出光束。

选择模式

通过在激光中引入频率选择性反馈,可实现卓越的二极管激光特性,如窄发射线宽、大相干长度、精确的波长选择以及发射频率的调谐或稳定腔。TOPTICA 提供两种可调谐单频二极管激光器的实现。两者都利用光栅结构来选择和控制发射频率。一种是光栅稳定外腔二极管激光器(ECDL)。

另一种方法的特点是在半导体本身内置光栅的激光二极管:分布式反馈(DFB)和分布式布拉格反射(DBR)激光二极管。

 

它集成了安装在激光二极管前面的光学光栅,而第二个共调器在二极管的背面和反馈元件之间形成"外部"。

波长调谐

以通过调整激光二极管的电流和/或温度来对DFB和DBR二极管进行波长调谐。 他们可以调整大约 1-2 nm,并且不会跳模。
要改变ECDL的波长,可以改变滤波器的光谱响应,例如改变光栅的入射角。在总增益最大的模式下运行,这会使激光器跳到另一个纵向模式,并发射出新的波长。
通过改变外腔的长度可以实现激光波长的微调。 这将改变激光器正在运行的单纵向模式。

无跳模调谐范围

大的无跳模调整范围是由尽可能多的精确同步产生的。以TOPTICA 的 DL pro激光器为例,通过同时改变光栅角度、外腔长度和激光二极管电流的最佳同步,实现了无跳模的宽调谐。DL pro的无跳模调谐通常为20-50 GHz,具有极高的刚度和准整体性,因此设计稳定。
经过精心设计的特殊谐振器可实现超过10纳米的宽电动模式自由跳变调谐,并增加了有源反馈以使调谐元件保持同步,TOPTICA的连续可调二极管激光器(CTL)可调谐至120 nm,而无需进行单个跳变-保持了极高的灵敏度,高分辨率,低噪声和窄线宽。