CN100490496C - 激光彩色电视显示红绿蓝激光的发生方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种激光电视用红绿蓝激光的发生方法及装置。属于激光电视光源技术领域。采用SESAM锁模激光器输出的1064nm基频光泵浦周期极化晶体的光学参量产生OPG，获得1570nm的近红外参量光，再将近红外参量光与1064nm的泵浦光注入KTP晶体，经和频产生红光，将透射的近红外参量光与红光一同注入LBO晶体，经和频过程产生蓝光。将泵浦基频光直接倍频获得的绿光与红光和蓝光分离后作为三基色激光光源输出。其装置包括SESAM锁模激光器，周期极化晶体，恒温加热器，二块非线性光学和频晶体。其优点在于，采用无谐振腔形式，光路调整简单，效率高，泵浦源功率要求低，三基色波长选择灵活。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于激光彩色电视的红绿蓝激光发生方法及装置。属于激光电视光源技术领域。
背景技术
彩色激光电视是近年来发展起来的一种大屏幕全色显示技术。红绿蓝三色激光光源是指波长为630nm附近的红光与波长为532nm的绿光及波长为450nm附近的蓝光。以往产生红绿蓝激光的方法多采取气体激光器，或采用固体激光器常规输出的固定谱线的直接倍频激光器输出来实现。由于长期以来倍频蓝光激光器的输出功率还不能达到瓦级以上，因此实际的三基色激光光源仍是激光器研究领域中令人关注的热门领域。
近年来红绿蓝三色激光器所以引起人们关注，是因为它作为显示技术中的光源具有彩色色域宽，显示色彩更加丰富逼真，彩色还原好的特点。在大型公众媒体终端显示、娱乐表演以及未来家庭中都有应用前景，具有重大的社会和科学价值。
由于红绿蓝激光器具有重大的应用前景，目前国际上已有课题组进行这一领域的研究。最成功的是2004年德国Jena大学的研究组已研究成功锁模激光器同步泵浦参量振荡及和频方法产生的瓦级红绿蓝激光器，并实现了大24平方米的大屏幕激光显示。
获得红绿蓝激光器的方法虽然很多，原理也各异，但利用参量振荡OPO(Optical ParametricOscillation)方法受到很多难度的限制。首先作为显示用的激光光源不要求很高的相干性，因为相干性高会带来闪烁感和视觉散斑的出现。因此低重复率长脉冲激光器泵浦的参量振荡OPO激光器，除产生的非线性光学频率转换效率低外，不能消除高相干性带来的视觉缺陷，并不适合做为激光电视的光源。采用高重复率超短脉冲锁模激光器作为泵浦源的参量振荡OPO激光器具有带宽宽，相干性低，视觉效果好的特点。但是锁模激光器泵浦的参量振荡器OPO要求以同步泵浦方式工作，对激光器谐振腔的机械长度稳定性和的精确度要求很高，达微米的量级，实现难度相当大。
发明内容
本发明目的在于提供一种激光彩色电视的红绿蓝激光发生方法及装置，该方法无需复杂的谐振腔腔长反馈及控制机构，易于实现，其装置也易于组建。
本发明是通过下述技术方案加以实现的，采用包括泵浦激光器，倍频晶体，谐波滤光片，绿光全反射镜，基频光部分反射镜，聚焦镜，恒温加热铜块，周期极化晶体，透镜，两块非线性光学和频晶体，全反镜构成的装置，发生激光彩色电视的红绿蓝激光的方法，其特征在于包括以下过程：由泵浦激光器发生的1064nm基频光经反射镜和聚焦镜注入周期极化晶体，通过无谐振腔结构的光学参量产生OPG过程，获得1570nm的近红外参量激光，再将1570nm的参量光与1064nm的泵浦光，经反射镜合路后一同注入非线性光学和频晶体KTP中，将基频光与近红外光和频产生红光，即1/1570nm+1/1064nm＝1/634.2nm；透射的1570nm参量光与红光一同注入非线性光学和频晶体LBO中，将红光与近红外光和频产生蓝光，即1/1570nm+1/634.2nm＝1/451.7nm；再加入泵浦光1064nm的倍频输出绿光532nm，经分光镜分离后的红绿蓝三束激光作为三基色光源输出。
实现上述方法的装置，包括泵浦激光器，倍频晶体，谐波滤光片，绿光全反射镜，基频光部分反射镜，聚焦镜，恒温加热铜块，透镜，两块非线性光学和频晶体，全反镜，其特征在于还包括在透镜6和透镜10之间设置材料为铌酸锂，晶体尺寸为50mm×5mm×0.5mm，单个电畴宽度L＝10μm的周期极化晶体，该周期极化晶体的工作温度为设置在100℃～150℃之间；在合路反射镜11之后设置材料为KTP的非线性光学和频晶体和材料为LBO的非线性光学和频晶体，KTP晶体采用II类相位匹配，其切割角度为θ＝76°，φ＝0°，LBO晶体采用I类相位匹配，其切割角θ＝90°，φ＝17°它们的工作温度均为室温。
本发明的优点在于，无论是参量产生OPG，还是和频过程，采用的都是无谐振腔形式，其特点是光学系统简单，无同步泵浦，光路准直与调整极为简单。所采用的周期极化晶体非线性光学转换效率高，泵浦源功率要求低，三基色波长选择灵活，更适合在激光电视显示系统中作为三基色光源。
附图说明
图1是本发明装置的光路结构示意图。
图中：1—泵浦激光器，2—倍频晶体，3—谐波滤光片，4—绿光全反射镜，5—基频光部分反射镜，6—聚焦镜；7—恒温加热铜块，8—周期极化晶体，9—半波片，10—透镜，11—合路反射镜，12—KTP非线性光学和频晶体，13—为分光镜，14—全反镜，15—LBO非线性光学和频晶体。
具体实施方式
一、根据要求制作周期极化晶体：
选择适当尺寸的铁电晶体和设定其它相关参数，具体如下：
(1)选择光学参量振荡器的泵浦光波长λp＝1064nm，设定光学参量产生OPG输出的激光波长为λ＝1570nm，并以这个波长作为周期极化晶体光学参量产生器要产生的信号光波长。
(2)选择周期极化晶体的材料为铌酸锂，晶体尺寸为50mm×5mm×0.5mm，单个电畴宽度L＝10μm；
(3)计算波长λ在单个电畴的增益矩阵G+(正畴)、G-(负畴)，并算出整个周期极化晶体的增益公式G(λ)。考虑到铌酸锂晶体由于光折变损伤的阈值较低，很难在室温下工作，一般来说，需要控制在100℃(373K)以上，所以计算增益时设定工作温度为137℃(410K)。
二、将制作好的周期极化晶体8，放置在恒温加热铜块7上，用泵浦激光器1输出的1064nm波长激光来泵浦周期极化晶体的光学参量产生器OPG，产生近红外的参量激光。然后将输出的近红外参量激光与剩余的泵浦激光一同注入到第一块非线性光学晶体12中，经和频过程产生红光输出，输出的红光再与近红外参量光同时注入到第二块非线性光学晶体15，经和频过程产生蓝光输出。绿光的获得可直接由泵浦基频光1064nm直接倍频获得。具体光路结构如附图1所示。
各光学器件的具体参数为：泵浦激光器1采用SESAM反射镜的被动锁模激光器，输出波长为1064nm，重复频率约为80MHz，脉冲宽度为10ps。
在周期极化晶体8中产生的参量激光输出波长为：
1/1570nm(e)+1/3301nm(e)＝1/1064nm(e)利用了PPLN晶体中的非线性系数d33其中1570nm(e)为信号光，3301nm(e)为闲频光，1064nm(e)为泵浦光，电场的极化方向沿晶体的z轴方向。利用了单轴晶体铌酸锂中的最大非线性光学张量元。
第一块用来和频的非线性光学晶体12采用双轴晶体KTP的II类相位匹配，产生的和频激光波长为：
1/1570nm(o)+1/1064nm(e)＝1/634.2nm(o)KTP II类
其中1570nm(o)为PPLN晶体中产生的信号光，1064nm(e)分束的泵浦光，产生的红光为634.2nm(o)。
第二块和频用的非线性光学晶体15采用双轴晶体LBO的I类相位匹配，产生和频激光波长为：
1/1570nm(o)+1/634.2nm(o)＝1/451.7nm(e)LBO I类
其中1570nm(o)为PPLN晶体参量产生的信号光，634.2nm(o)为第一块和频晶体产生的红光，和频产生的蓝光波长为451.7nm(e)。
Claims (2)
1.一种激光彩色电视的红绿蓝激光发生方法，采用包括泵浦激光器(1)串接倍频晶体(2)、谐波滤光片(3)和绿光全反射镜(4)作为一路输出，通过谐波滤光片(3)的剩余基频光经基频光部分反射镜(5)分束，一束分光经聚焦镜(6)进入设置在恒温加热铜块(7)上的周期极化晶体(8)，出射光经透镜(10)与另一束分光经过合路全反镜(11)后进入两块非线性光学和频晶体构成的装置，发生激光彩色电视的红绿蓝激光，其特征在于包括以下过程：由泵浦激光器发生的1064nm基频光经基频光部分反射镜和聚焦镜注入周期极化晶体，通过无谐振腔结构的光学参量产生OPG过程，获得1570nm的近红外参量激光，再将1570nm的参量光与另一束1064nm的基频光，经合路全反镜合路后一同注入非线性光学和频晶体KTP中，通过和频产生红光，即1/1570nm+1/1064nm＝1/634.2nm；而由KTP晶体透射的剩余1570nm参量光与红光再注入另一非线性光学和频晶体LBO，通过和频产生蓝光，即1/1570nm+1/634.2nm＝1/451.7nm；红光和蓝光经分光镜分离后与经串接在泵浦激光器(1)后的倍频晶体(2)、谐波滤光片(3)和绿光全反射镜(4)输出的绿光作为三基色光源输出。
2.一种实现权利要求1所述的激光彩色电视的红绿蓝激光发生方法的装置，包括泵浦激光器(1)串接倍频晶体(2)、谐波滤光片(3)和绿光全反射镜(4)作为一路输出，通过谐波滤光片(3)的剩余基频光经基频光部分反射镜(5)分束，一束分光经聚焦镜(6)进入设置在恒温加热铜块(7)上的周期极化晶体(8)，出射光经透镜(10)与另一束分光经过合路全反镜(11)后进入两块非线性光学和频晶体，其特征在于还包括在聚焦镜(6)和透镜(10)之间设置材料为铌酸锂，晶体尺寸为50mm×5mm×0.5mm，单个电畴宽度L＝10μm的周期极化晶体，该周期极化晶体的工作温度为设置在137℃；在合路反射镜(11)之后设置材料为KTP的非线性光学和频晶体和材料为LBO的非线性光学和频晶体，KTP晶体采用II类相位匹配，其切割角θ＝76°，φ＝0°，LBO晶体采用I类相位匹配，其切割角θ＝90°，φ＝17°，它们的工作温度均为室温。
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| Diode Pumping Sharpens Large Laser Displays. Nebel A, Ruffing B, Wallenstein R.LASER FOCUS WORLD,Vol.35 No.5. 1999 |
| Diode Pumping Sharpens Large Laser Displays. Nebel A, Ruffing B, Wallenstein R.LASER FOCUS WORLD,Vol.35 No.5. 1999 * |
| LD泵浦准连续Nd:YAG/KTP12W红光激光器. 温午麒，姚建铨，王涛，周佳凝，蔡志强，朱孟，丁欣，周睿，张强，于意仲，王鹏.光电子.激光，第16卷第3期. 2005 |
| LD泵浦准连续Nd:YAG/KTP12W红光激光器. 温午麒，姚建铨，王涛，周佳凝，蔡志强，朱孟，丁欣，周睿，张强，于意仲，王鹏.光电子.激光，第16卷第3期. 2005 * |
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