专利名称：超小型低成本高功率激光器系统的制作方法
相关申请的交叉参考根据35U.S.C.§119(e)，本申请要求2002年4月22日提交的临时申请No.60/374,913的优先权。
背景技术：
1.发明领域本文公开的主题一般涉及激光二极管领域。
2.背景信息激光器在诸如医药、通信等领域以及军事系统中有各种应用。一些应用需要非常高功率的激光器。例如激光雷达(LADAR)需要非常高功率的脉冲激光器来产生能在自由空间传播很长距离的光束。用于LADAR系统的激光器应坚固、小型、重量轻、价格低、易于调制并具有高功率效率。传统的激光器例如掺铒钇铝石榴石(Er:YAG)和掺钕钇铝石榴石(Nd:YAG)激光器都比较大，能量效率低，而且难于调制。
激光二极管对于LADAR应用很理想。不幸的是大多数激光二极管所产生的输出光束都不到1瓦，大大低于LADAR应用所需。可以通过将许多激光二极管并联起来以增加输出功率。但至今，多二极管应用都不能提供高质量光束。最好能提供一种利用激光二极管的并产生高质量光束的高功率脉冲激光系统。
发明概述一种激光系统，它包括光组合器和耦合到激光二极管的线性调频光栅。
附图简要说明
图1为本发明的激光器系统实施例的示意图；图2是所述激光器系统的线性调频光栅的图解说明；图3是显示所述系统的输出光束与激光二极管输出光束的比较的图解说明。
详细说明本文公开的是一种激光系统，它具有线性调频光栅和耦合到激光二极管的光组合器。激光二极管响应来自驱动电路的电脉冲而产生激光脉冲。由于各种内在影响，激光脉冲后部所含有的光其波长比脉冲前端的光要长。激光脉冲经过组合器传输并且进入线性调频光栅。线性调频光栅具有从光栅的近端到远端逐渐减小的间距。激光脉冲的较长波长从光栅的近端反射。较短波长从光栅的远端反射并在组合器中与较长波长组合。处于脉冲的前部的较短波长需要比较长波长传播更大的距离。所述较大的距离将较短波长空间移位回到较长波长。其结果是缩短了的高功率激光脉冲。
依据标号更详细地参考附图，图1示出激光器系统10实施例的实例。系统10包括耦合到激光二极管14的光组合器12和Bragg光栅16。光组合器12可以是光环形器。组合器12和光栅16一起压缩和放大激光二极管14发射的光脉冲。
激光二极管14接收来自控制和驱动电路18的电脉冲。电脉冲在激光二极管14中引起受激发光。电脉冲产生由二极管14发射的相应的光脉冲。由于激光二极管14中的热和电载流子效应，光脉冲所具有的光波长在脉冲期间会改变。例如，光脉冲的前部可具有比脉冲尾部较短的波长。可以这样设计激光二极管14，以便优化脉冲前沿和后沿之间的波长扩展。
光脉冲由光纤22引导到光组合器12的第一端口20。光通过光组合器12的第二端口24进入光栅16。最终被压缩的光脉冲从光组合器12的第三端口26出来到另一光纤28。虽然示出并说明了光纤22和28，但应理解光纤并不是必要的。例如，光脉冲可以利用自由空间出入光组合器12。
如图2所示，Bragg光栅16可以是线性调频的，使得所述间距在从近端30到远端32的光栅16的长度上是变化的。间距从光栅16的近端30到远端32逐渐减小。在光栅16的近端30，间距较宽，所以光脉冲后沿部分中较长的光波长很快反射回组合器12中。较短的光波长沿着光栅16传播较远，再反射回光组合器12。光栅16对所述光脉冲的一些部分进行空间移相，以便将结果脉冲压缩。
图3示出光脉冲的压缩情况。激光二极管的输出是扩散的，如图3中左侧部分的脉冲所示。Bragg光栅16对较短的光波长进行移相，使得所述脉冲被压缩，如图3中右侧部分所示。对光脉冲的压缩也提高了脉冲的峰值幅度。
具有变化的间距的Bragg光栅16已有市售，通常用于光纤通信系统中来补偿色散。光栅16的间距和长度取决于激光二极管14所产生的光脉冲的波长。举例来说，可以把Bragg光栅16结合到连接在光组合器12上的光缆中。
虽然已对示范实施例作了说明并在附图中予以示出，但应理解这些实施例仅是说明性的而非限制本发明，且本发明不限于所示和所说明的具体结构，因为对本专业的技术人员来说可以作各种其它的改动。虽然对在脉冲前端具有较短波长的激光构二极管作了说明，但应理解激光二极管也可以构造成在脉冲前端具有较长的波长。在这种结构的情况下，线性调频光栅应具有从近端到远端逐渐增大的间距。
权利要求
1.一种激光器系统，它包括激光二极管；线性调频光栅；以及耦合到所述激光二极管和所述线性调频光栅的光组合器。
2.如权利要求1所述的激光器系统，其特征在于所述光组合器是光环形器。
3.如权利要求1所述的激光器系统，其特征在于还包括连接到所述激光二极管的驱动电路。
4.如权利要求1所述的激光器系统，其特征在于所述线性调频光栅包括相对于所述光组合器的近端和远端，所述线性调频光栅具有从所述近端到所述远端逐渐减小的变化的间距。
5.一种激光器系统，它包括激光二极管，它发射具有第一波长和较短的第二波长的光脉冲；以及用于在所述脉冲内对所述较短的第二波长进行空间移位的装置。
6.如权利要求5所述的激光器系统，其特征在于所述装置包括线性调频光栅以及光组合器，所述光组合器耦合到所述激光二极管和所述线性调频光栅。
7.如权利要求6所述的激光器系统，其特征在于所述光组合器包括光环形器。
8.如权利要求5所述的激光器系统，其特征在于还包括驱动电路，所述驱动电路向所述激光二极管提供电脉冲。
9.如权利要求6所述的激光器系统，其特征在于所述线性调频光栅包括相对于所述光组合器的近端和远端，所述线性调频光栅具有从所述近端到所述远端逐渐减小的变化的间距。
10.一种产生激光脉冲的方法，所述方法包括从激光二极管产生激光脉冲，所述激光脉冲具有第一波长和较短的第二波长；以及在所述脉冲内对所述第二波长进行空间移位。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于使所述第二波长向所述第一波长移位。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于所述第二波长由线性调频光栅移位并在光组合器中与所述第一波长组合。
全文摘要
一种激光系统，它具有线性调频光栅(16)和耦合到激光二极管(14)的光组合器(12)。激光二极管(14)响应来自驱动电路的电脉冲而产生激光脉冲。由于各种内在影响，激光脉冲后部所含有的光其波长比该脉冲前部的光要长。激光脉冲经过组合器(12)传输并且进入线性调频光栅(16)。线性调频光栅具有从光栅的近端到远端逐渐减小的间距。激光脉冲的较长波长从光栅的近端反射。较短波长从光栅的远端反射并在组合器中与较长波长组合。处在脉冲前部的较短波长必须比较长波长传播更大的距离。
文档编号G02B6/42GK1650208SQ03808807
公开日2005年8月3日 申请日期2003年4月21日 优先权日2002年4月22日
发明者J·E·昂加尔 申请人:昆特森斯光电技术公司