本发明涉及半导体二极管激光器,尤其涉及一种小型化波长可调谐的深紫外固态光源。
背景技术:
1、半导体固态光源具有坚固耐震、环保、方向性和准直性好、亮度高、颜色纯、体积小等优点,随着技术的进步,将逐步取代气体放电光源。目前,国内外公开的深紫外半导体固态光源主要采用高al组分的氮化镓基材料制备而成,且波长范围大多集中用于紫外杀菌消毒、聚合物固化和特种照明的波段(270nm-310nm)。在更短的深紫外波段,如检测海水硝酸盐所需要使用的210nm~240nm的光源波段,由于材料工艺的困难,无法直接获得满足应用功率要求的、波长可调谐的半导体深紫外小型化光源。
2、比如,中国发明专利申请cn103346465a提出了一种波长可调谐深紫外光激光器,其采用钛宝石锁模激光器作为泵浦源,泵浦光源波长调谐范围为700nm~900nm,并采用低零色散波长的非线性光子晶体光纤,通过这种微结构光纤产生色散波或反斯托克斯波的三次谐波,可实现近红外光到深紫外光的转换,该方案采用的基频泵浦光源体积大,无法进行小型化集成和应用。同时,该系统不仅采用了高非线性光学材料,成本较高,而且系统中采用了偏振控制器、分光棱镜、色散补充元件等多种光学元件,系统复杂,无法进行光源的小型化集成和应用。再有,中国发明专利申请cn115406835a提出了一种基于波长可调谐紫外窄带光源的硝酸盐测量方法及系统,其采用气体光源氘灯作为光源模块,采用机械角度旋转台和不同中心波长的滤光片,通过旋转滤光片,使氘灯光源发出的宽带光经过不同波长的滤光片,获得较为窄带的深紫外光。通过改变旋转台的角度来改变光源通过的滤光片的中心波长,实现波长可调的功能。然而,该方案仍然采用传统的气体光源氘灯作为发光源,采用机械旋转台旋转滤光片的方式,实现波长的可调谐功能,其结构大而复杂,不易于集成,只能应用在实验室的光学平台使用,无法集成小型化的光源结构。
技术实现思路
1、针对上述问题,本发明提出一种小型化波长可调谐的深紫外固态光源,旨在解决目前深紫外可调谐光源体积大、结构复杂、无法进行光源小型化和集成应用的问题。
2、为解决上述技术问题,本发明的技术方案如下:
3、一种小型化波长可调谐的深紫外固态光源,包括沿同一轴线依次设置的基频光源模块、体布拉格光栅、双凸透镜以及深紫外倍频晶体,其中,所述基频光源模块为若干个由半导体激光二极管组成的光源阵列,每个所述半导体激光二极管发射的激光波长均不相同,且每个所述半导体激光二极管的输入电压和发光时序可调。
4、所述基频光源模块还包括逻辑控制电路和耦合器,所述逻辑控制电路的电压输出端与所述半导体激光二极管的电压输入端耦合,所述半导体激光二极管的发光端与所述耦合器输入端耦合,所述耦合器的输出端有且只有一个。
5、根据用户要求的倍频光波选择所述深紫外倍频晶体的转换效率。
6、所述深紫外倍频晶体的转换效率为:
7、
8、其中,ω表示基波光频,deff为晶体的有效非线性系数,ε0为真空的介电常数,l为非线性晶体的通光长度,nω、n2ω分别为基频和二次谐波频率的折射率,w1和pω(0)是入射基频光光斑半径和入射功率,δk是相位失配量。
9、本发明的有益效果为:将多个半导体激光二极管组成的光源阵列作为基频光源模块,通过控制调节每个半导体激光二极管的输入电压和发光时序,最后采用非线性的深紫外倍频晶体对深紫外光进行倍频,获得深紫外激光输出,从而实现深紫外激光的可调谐输出和光源的小型化。
1.一种小型化波长可调谐的深紫外固态光源,其特征在于,包括沿同一轴线依次设置的基频光源模块、体布拉格光栅、双凸透镜以及深紫外倍频晶体,其中,所述基频光源模块为若干个由半导体激光二极管组成的光源阵列,每个所述半导体激光二极管发射的激光波长均不相同,且每个所述半导体激光二极管的输入电压和发光时序可调。
2.如权利要求1所述的小型化波长可调谐的深紫外固态光源,其特征在于,所述基频光源模块还包括逻辑控制电路和耦合器,所述逻辑控制电路的电压输出端与所述半导体激光二极管的电压输入端耦合,所述半导体激光二极管的发光端与所述耦合器输入端耦合,所述耦合器的输出端有且只有一个。
3.如权利要求1所述的小型化波长可调谐的深紫外固态光源,其特征在于,根据用户要求的倍频光波选择所述深紫外倍频晶体的转换效率。
4.如权利要求3所述的小型化波长可调谐的深紫外固态光源,其特征在于,所述深紫外倍频晶体的转换效率为:
