高功率半导体激光器的波长稳定技术

　　前面提到，最常见的外部波长稳定方案是将一个单独的块状VHG直接置于快轴准直透镜之后。这种布局的一个重要的缺点是对smile效应灵敏。由于smile效应，一些发射体不正好在光轴上，导致准直后产生偏转角，最终导致反射光相对于发射体的初始位置的偏移（见图2）。不在光轴上的发射体将接收到较少的光学反馈，如图2中的右图所示。

　　图2. Smile效应对采用体全息光栅波长稳定技术的半导体激光器bar条的光学反馈的影响
Off optical axis：偏离光轴
Onoptical axis：在光轴上
Diode bar with smile：具有smile效应的半导体激光器bar条
Reflected intensity：反射强度
Optical feedback by VHG：VHG的光学反馈
Optical axis：光轴

　　克服smile效应灵敏度的一种方法是将光栅结构集成到FAC中。[12]这样的元件对smile效应和非准直并不敏感。由于未经准直的光束具有更大的发散角，加之光栅的小角度选择性，因此只有一小部分光束被反射回半导体激光器腔内。在未准直或是存在smile效应的情况下，另外一部分光束将被反射用于提供反馈。与此相反，将光栅集成到FAC中，这种方案的一个理想情况是具备精确的准直且没有smile效应，此时几乎所有从VHG反射的光都被耦合至半导体激光器腔内。另一方面，这意味着要得到有效的波长锁定，VHG-FAC的反射率需要大幅提高到70％。

　　集成VHG的FAC的更大的优点是：只需要操作和调整一个独立的元件。VHG-FAC的一个缺点是基于石英的PTR材料相对较低的折射率（n＝1.45）。FAC通常是由S-TiH53 或 N-LAF21之类的高折射率材料制造的。如果使用折射率较低的材料，对于同样的焦距，使用较小的曲率半径，将会影响高数值孔径工作条件下的透镜像差。

参考文献：
1. L. McDonagh et. al.; “High-efficiency 60 W TEM00 Nd:YVO4 oscillator pumped at 888 nm”; Optics Letters Vol. 31, pp. 3297 (2006)
2. A. Gourevitch et. al.; “Continuous wave, 30 W laser-diode bar with 10 GHz linewidth for Rb laser pumping”; Optics Letters Vol. 33, pp. 702 (2008)
3. Friedrich Bachmann, Peter Loosen, Reinhart Poprawe „High Power Diode Lasers“, pp.121-123, pp.162-174, Springer Series in Optical Sciences (2007)
4. M. Haag et. al.; “Novel high-brightness fiber coupled diode laser device”; Proc. SPIE Vol. 6456, 6456-28 (2007)
5. C. Wessling et. al.; “Dense wavelength multiplexing for a high power diode laser”; Proc. SPIE Vol. 6104, 6104-21 (2006)
6. M. Maiwald et. al.; “Reliable operation of 785 nm DFB diode lasers for rapid Raman spectroscopy”; Proc. SPIE Vol. 6456, 6456-0W (2007)
7. M. Kanskar et. al.; “High power conversion efficiency and wavelength-stabilized narrow bandwidth 975 nm diode laser pumps”; Proc. SPIE, Vol. 6216, 6216-09 (2006)
8. L. Vaissié et. al.; “High-power diode lasers advance pumping applications”; LASER FOCUS WORLD (June 2008)
9. B.L. Volodin et. al.; ”Wavelength stabilization and spectrum narrowing of high-power multimode laser diodes and arrays by use of volume Bragg gratings”; Optics Letters Vol. 29, pp. 1891 (2004)
10. C. Moser et. al.; “Filters to Bragg About”; Photonics Spectra, pp. 82 (June 2005)
11. G.B. Venus et. al.; “High-brightness narrow-line laser diode source with volume Bragg-grating feedback”; Proc. SPIE Vol. 5711, pp. 166 (2005)
12. C. Schnitzler et. al.; “Wavelength Stabilization of HPDL Array – Fast-Axis Collimation Optic with integrated VHG”; Proc. SPIE Vol. 6456, 6456-12 (2007)