一种水下通信用Ghz绿光光源

一种水下通信用ghz绿光光源
技术领域
1.本实用新型涉及激光器技术领域，具体涉及一种水下通信用ghz绿光光源。


背景技术：

2.目前，水下无线通信技术主要有水下无线电磁波通信、水声通信、水下无线光通信，受水下无线电磁波通信的信息会随水深加深而严重衰减以及频率和穿透深度不够的影响，导致无线电磁波只有在极低频下才能实现潜艇水下信息的安全发送与接收。水声通信受声波在传输过程中的三类损失、环境噪声、多径效应和起伏效应等因素的影响，导致水声通信的信息传输低效。
3.通过实验知道，海水对0.45-0.55微米的蓝绿光的衰减要比其他波段小得多，因此可以采用水下无线光通讯，利用蓝绿波长的光进行水下无线光通信。
4.应用固体激光器和半导体激光器制备出的蓝绿光，通常为连续光，非脉冲光，峰值功率不高，调制为用于通信的脉冲光时，对光源能量造成浪费。


技术实现要素：

5.为解决以上问题，本实用新型提供了一种水下通信用ghz绿光光源，包括：泵浦源，用于提供泵浦光；准直聚焦系统，用于将泵浦光聚焦到vecsel 系统上；vecsel系统，用于产生波长为1064纳米的激光，倍频后产生532 纳米激光；耦合输出镜和反射镜，耦合输出镜和反射镜对称地分布在vecsel 系统法线的两侧，用于形成激光的往返光路；锁模系统，用于形成激光的稳定锁模；倍频元件，用于将经耦合输出镜输出的激光倍频。
6.更进一步地，锁模系统为半导体饱和吸收镜。
7.更进一步地，还包括锁模热沉冷却系统，锁模热沉冷却系统设置在半导体饱和吸收镜的背面。
8.更进一步地，vecsel系统包括半导体外延片和vecsel热沉冷却系统，半导体外延片设置在vecsel热沉冷却系统的顶部。
9.更进一步地，泵浦源为半导体激光。
10.更进一步地，耦合输出镜为1064nm全反、532nm高反的石英镜片。
11.本实用新型的有益效果：本实用新型提供了一种水下通信用ghz绿光光源，包括：泵浦源，用于提供泵浦光；准直聚焦系统，用于将泵浦光聚焦到vecsel系统上；vecsel系统，用于产生高频激光脉冲；谐振腔，用于形成激光的往返光路，谐振腔包括耦合输出镜和反射镜；锁模系统，用于形成激光的稳定锁模；倍频元件，用于将经耦合输出镜输出的激光倍频。本发明应用vecsel系统直接产生ghz脉冲，从而整个光源产生蓝绿光ghz 脉冲，能够直接满足高速通信需要，不需要再利用调制器，充分利用了激光的能量，因此，本实用新型的光源具有峰值功率高的优点，在水下通信中具有良好的应用前景。
12.以下将结合附图对本实用新型做进一步详细说明。
附图说明
13.图1是一种水下通信用ghz绿光光源的示意图。
14.图中：1、泵浦源；2、准直聚焦系统；3、vecsel系统；4、反射镜；5、锁模系统；6、耦合输出镜；7、倍频元件。
具体实施方式
15.为使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本申请作进一步详细说明。
16.实施例1
17.本实用新型提供了一种水下通信用ghz绿光光源，如图1所示，包括：泵浦源1、准直聚焦系统2、vecsel系统3、耦合输出镜6、反射镜4、锁模系统5。vecsel系统3是指垂直外腔面发射半导体激光器(verticalexternal cavity surface emitting semiconductor laser)。在本实用新型中，泵浦源1用于提供泵浦光，其中泵浦光为半导体激光。在本实用新型中，泵浦源1为半导体激光，用以产生泵浦光。准直聚焦系统2用于将泵浦光聚焦到vecsel系统3上。vecsel系统3包括半导体外延片和vecsel 热沉冷却系统,半导体外延片设置在vecsel热沉冷却系统的顶部,半导体外延片用于产生1064纳米的激光，vecsel热沉冷却系统用于将vecsel芯片内部产生的废热传导出去，从而降低vecsel芯片的温度。其中，半导体外延片为布拉格反射镜上生长gaas/ingaas量子阱，所以能够产生波长为1064 纳米的激光。耦合输出镜6和反射镜4对称地分布在所述vecsel系统3法线的两侧，用于形成激光的往返光路。耦合输出镜6为1064nm全反、532nm 高反的石英镜片。锁模系统5用于形成激光的稳定锁模，还包括锁模热沉冷却系统，锁模热沉冷却系统设置在锁模系统5的背面，锁模热沉冷却系统用于将锁模系统5产生的热量传导出去，降低锁模系统5的温度。倍频元件7用于将经耦合输出镜6输出的激光倍频。倍频元件7为bbo或ktp。
18.在本是实用新型中，泵浦源1产生泵浦光，应用准直聚焦系统2照射到vecsel系统3上，vecsel系统3产生1064nm激光。1064nm激光照射到反射镜4上，经反射镜4反射至锁模系统5，半导体饱和吸收镜实现锁模，产生ghz激光脉冲，并将激光原路返回，依次经过反射镜4、vecsel系统3 后，到达耦合输出镜6，部分地被耦合输出镜6原路反射回，部分被耦合输出镜6输出。而腔内激光经倍频元件7倍频后，得到波长为532纳米的绿光光源。
19.在本实用新型中耦合输出镜6、vecsel系统3、反射镜4、锁模系统5 构成z型腔，在实际应用中还可以变化为其他腔型。
20.本实用新型使用光泵浦vecsel系统3，以半导体增益结构材料为激光介质，结合了半导体泵浦固体激光器和传统电泵浦vcsel(vertical cavitysurface emitting laser)的结构方法，具有高输出功率、高转换效率、高光束质量等优点。
21.另外，在本实用新型中，由于vecsel系统3半导体饱和吸收镜作用，所以直接输出ghz的脉冲绿光输出，由于不是连续光输出，峰值功率高，满足了水下通信需要。
22.实施例2
23.在实施例1的基础上，锁模系统5为半导体饱和吸收镜。半导体饱和吸收镜(semiconductor saturable absorption mirror,sesam)将反射镜 4与半导体可饱和吸收体结合在一起。其中，底层为半导体反射镜，半导体反射镜上生长有一层半导体可饱和吸收
体薄膜，形成法布里-波罗谐振腔，从而实现对激光的锁模。在本实用新型中，因为激光腔比较短，所以半导体饱和吸收镜用于实现锁模具有实现高频脉冲激光的优点。
24.另外，由于本实用新型采用了半导体垂直外腔激光器结构，可以同时实现锁模和倍频，所以本实用新型的结构简单、体积小，适用范围广。由于脉冲激光重复率高，所以适用于高频水下激光通信，对水下激光通信具有深远的意义，具有广泛的应用。
25.以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。


技术特征：
1.一种水下通信用ghz绿光光源，其特征在于，包括：泵浦源，用于提供泵浦光；准直聚焦系统，用于将所述泵浦光聚焦到vecsel系统上；vecsel系统，用于产生波长为1064纳米的激光；耦合输出镜和反射镜，所述耦合输出镜和所述反射镜对称地分布在所述vecsel系统法线的两侧，用于形成激光的往返光路；锁模系统，用于形成激光的稳定锁模；倍频元件，用于将经所述耦合输出镜输出的激光倍频。2.如权利要求1所述的水下通信用ghz绿光光源，其特征在于：所述锁模系统为半导体饱和吸收镜。3.如权利要求2所述的水下通信用ghz绿光光源，其特征在于：还包括锁模热沉冷却系统，所述锁模热沉冷却系统设置在所述半导体饱和吸收镜的背面。4.如权利要求1所述的水下通信用ghz绿光光源，其特征在于：所述vecsel系统包括半导体外延片和vecsel热沉冷却系统，所述半导体外延片设置在所述vecsel热沉冷却系统的顶部。5.如权利要求1所述的水下通信用ghz绿光光源，其特征在于：所述泵浦源为半导体激光器。6.如权利要求1所述的水下通信用ghz绿光光源，其特征在于：所述耦合输出镜为1064nm全反、532nm高反的石英镜片。7.如权利要求1所述的水下通信用ghz绿光光源，其特征在于：所述倍频元件是bbo或ktp。

技术总结
本实用新型涉及激光器技术领域，具体涉及一种水下通信用Ghz绿光光源，包括：泵浦源，用于提供泵浦光；准直聚焦系统，用于将泵浦光聚焦到VECSEL系统上；VECSEL系统，用于产生高频激光脉冲；谐振腔，用于形成激光的往返光路，谐振腔包括耦合输出镜和反射镜；锁模系统，用于形成激光的稳定锁模；倍频元件，用于将经耦合输出镜输出的激光倍频。本发明应用VECSEL系统直接产生GHz脉冲，从而整个光源产生蓝绿光Ghz脉冲，能够直接满足高速通信需要，充分利用了激光的能量，因此，本实用新型的光源具有峰值功率高的优点，在水下通信中具有良好的应用前景。景。景。


技术研发人员：王勇刚 李晗嫣 刘思聪 杨光道 褚雅萍
受保护的技术使用者：陕西师范大学
技术研发日：2022.01.04
技术公布日：2022/5/24