CN101005189A - 微片结构蓝光激光器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种微片结构蓝光激光器,该微片结构蓝光激光器的构成包括激光二极管,沿所述激光二极管输出的泵浦光方向依次还有激光整形器、微片激光谐振腔模块和滤光片,所述的微片蓝光谐振腔模块置于一半导体制冷器上。本发明具有结构简单、输出稳定、寿命长等优点,可以广泛应用在显示、通讯、光谱等领域。
Description
技术领域
本发明涉及半导体激光器,特别是一种微片结构蓝光激光器。
背景技术
激光二极管(以下简称为LD)泵浦的蓝光激光具有波长短、光子能量高、在水下的传输距离远和人眼敏感度高等优点,蓝光激光器在水下通讯、信息存储处理、光谱技术、彩色显示打印、生物医学、材料科学和娱乐等领域具有广阔的应用前景。
现有技术中获得全固态蓝光激光的主要方法有:
1)半导体激光二极管直接发射蓝光,虽然结构简单、电光转换效率高,却有成本高、寿命短、光束质量差、价格昂贵等缺点,离实际应用相差甚远;
2)上转换材料蓝光发射,虽然结构紧凑但是效率太低,目前还只有实验室报道,尚未投入实用;
3)808nm的激光二极管(LD)泵浦掺钕激光材料,如掺钕钇铝石榴石晶体(Nd:YAG),掺钕钒酸钇晶体(Nd:YVO4),掺钕钒酸钆晶体(Nd:GdVO4)等激光晶体,先获得准三能级的946-912nm的红光激光输出再通过倍频晶体,如硼酸铋(BIBO),三硼酸锂(LBO),硼酸钡(BBO),周期极化铌酸锂(PPLN),周期极化钛氧磷酸钾(PPKTP)等非线性晶体获得473-456nm的蓝光激光输出,该方法是目前蓝光激光器市场上主要的技术方案之一,该方法具有技术成熟度高、成本低、适于批量生产等优点。现有该类型的蓝光激光器中,用于产生红光(946-912nm)的掺钕激光材料(Nd:YAG,Nd:YV O4,Nd:GdV O4等)和腔内倍频晶体(如,BIBO,LBO,BBO,PPLN,PPKTP等非线性晶体)是处于分离状态的,这就导致此类激光器还有激光阈值高、光路调整困难、激光器稳定性差等缺点。
发明内容
本发明的目的是克服上述在先技术的不足,提供一种微片结构蓝光激光器。该微片结构蓝光激光器具有输出蓝光的质量稳定、结构简单、使用寿命长等优点,可以广泛应用于显示、通讯、光谱等领域。
本发明的技术解决方案如下:
一种微片结构蓝光激光器,包括激光二极管,其构成还包括:沿所述的激光二极管输出的泵浦光方向依次为激光整形器、微片激光谐振腔模块和滤光片,所述的微片蓝光谐振腔模块由掺钕激光晶体后端面和倍频晶体前端面紧密结合而成,所述的微片蓝光谐振腔模块置于一半导体制冷器上。
所述的掺钕激光晶体为掺钕钇铝石榴石晶体、或掺钕钇铝石榴石晶体与纯石榴石晶体键合而成的晶体、或掺钕钒酸钇晶体、或掺钕钒酸钇晶体与纯钒酸钇晶体键合而成的晶体、或掺钕帆酸钆晶体。
所述的倍频晶体为硼酸铋晶体、或周期极化铌酸锂晶体、或周期极化钛氧磷酸钾晶体。
所述的掺钕激光晶体的前端面有第一膜层,该第一膜层对所述的激光二极管的泵浦激光增透,而对掺钕激光晶体基频光和倍频光都高反射,所述的倍频晶体后端面有第二膜层,该第二膜层对基频光高反射而对倍频光增透。
所述的掺钕激光晶体的前端面有第一膜层,该第一膜层对所述的激光二极管的泵浦激光增透,而对掺钕激光晶体基频光和倍频光都高反射,所述的倍频晶体为三硼酸锂晶体或硼酸钡晶体,则该三硼酸锂或硼酸钡倍频晶体的后端面直接与一平片或透镜胶合在一起,所述的平片或透镜有第三膜层,该第三膜层对基频光高反射而对倍频光增透。
所述的倍频晶体的前端面与掺钕激光晶体的后端面的结合方式为:光胶合、胶合物结合、热扩散方式结合、化学激活结合、外压力方式结合。
所述的激光整形器为光纤、或球面镜、或非球面镜、或棱镜对。
所述的基频光滤片是镀膜介质片,其膜层对基频光高反射,对倍频光增透。
所述的激光二极管的泵浦光波长为808nm。
本发明的技术效果:
1、本发明微片结构蓝光激光器将激光晶体和倍频晶体有机地结合在一起,因此结构紧凑,易于调节,稳定性好;
2、本发明的微片蓝光谐振腔模块置于一半导体制冷器上,通过半导体制冷器保证微片蓝光谐振腔模块在常温下能够长时间正常稳定工作。在蓝光输出的光路上加上一片过滤基频光而透过蓝光的滤光片,能保障输出蓝光的质量;
3、本发明微片蓝光激光器具有结构简单、输出稳定、寿命长等优点,可以广泛应用在显示、通讯、光谱等领域。
附图说明
图1是本发明微片蓝光激光器结构示意图之一。
图2是本发明微片蓝光激光器结构示意图之二。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明,但不应以此限制本发明的保护范围。
先请参阅图1,图1是本发明微片蓝光激光器结构示意图之一。由图可见,本发明微片结构蓝光激光器,包括激光二极管1,其构成还包括:沿所述的激光二极管1输出的泵浦光方向依次为激光整形器2、微片激光谐振腔模块3和滤光片5,所述的微片蓝光谐振腔模块3由掺钕激光晶体302后端面和倍频晶体304前端面紧密结合而成,所述的微片蓝光谐振腔模块3置于一半导体制冷器4上。
所述的掺钕激光晶体302的前端面有第一膜层301,该第一膜层301对所述的激光二极管1的泵浦激光增透,而对激光晶体302基频光和倍频光高反射,所述的倍频晶体304后端面有第二膜层305,该第二膜层305对基频光高反射而对倍频光增透。
实施例1
微片结构蓝光激光器,包括808nm激光二极管1,其构成还包括:沿该激光二极管1输出的泵浦光方向依次为激光整形器2、微片激光谐振腔模块3和滤光片5,所述的微片蓝光谐振腔模块3由掺钕钇铝石榴石晶体302后端面和由硼酸铋制成的倍频晶体304前端面通过光胶合的方式紧密结合而成,所述的微片蓝光谐振腔模块3置于一半导体制冷器4上。
所述的掺钕钇铝石榴石晶体302输出的波长为946nm,该掺钕钇铝石榴石晶体302的前端面有第一膜层301,该第一膜层301为946nm和473nm波长处的高反膜(HR@946 & 473nm),808nm波长处的高透膜(HT@808nm),1064和1319nm波长处的高透膜(HT@1064 & 1319nm),由硼酸铋制成的倍频晶体304后端面有第二膜层305,该第二膜层305对基频光946nm波长为高反膜和473nm波长为高透膜(HR@946 &HT473nm),用于掺钕钇铝石榴石晶体302上作为增益介质。
实施例2
实施例2的结构与实施例1中的结构相同,不同之处在于倍频晶体的类型为周期极化铌酸锂晶体。
实施例3
实施例3的结构与实施例1中的结构相同,不同之处在于倍频晶体的类型为周期极化钛氧磷酸钾晶体。
实施例4
微片结构蓝光激光器,包括808nm激光二极管1,其构成还包括:沿该激光二极管1输出的泵浦光方向依次为激光整形器2、微片激光谐振腔模块3和滤光片5,所述的微片蓝光谐振腔模块3由掺钕钒酸钇晶体302后端面和由硼酸铋制成的倍频晶体304前端面通过胶合物结合的方式紧密结合而成,所述的微片蓝光谐振腔模块3置于一半导体制冷器4上。
所述的掺钕钒酸钇晶体302输出的波长为914nm,该掺钕钒酸钇晶体302的前端面有第一膜层301,该第一膜层301为914nm和457nm波长处的高反膜(HR@914 & 457nm),808nm波长处的高透膜(HT@808nm),1064和1342nm波长处的高透膜(HT@1064 & 1342nm),由硼酸铋制成的倍频晶体304后端面有第二膜层305,该第二膜层305对基频光914nm波长为高反膜和457nm波长为高透膜(HR@914 & HT457nm),用于掺钕钒酸钇晶体302上作为增益介质
实施例5
实施例5的结构与实施例4中的结构相同,不同之处在于倍频晶体的类型为周期极化铌酸锂晶体。
实施例6
实施例5的结构与实施例4中的结构相同,不同之处在于倍频晶体的类型为周期极化钛氧磷酸钾晶体。
实施例7
微片结构蓝光激光器,包括808nm激光二极管1,其构成还包括:沿该激光二极管1输出的泵浦光方向依次为激光整形器2、微片激光谐振腔模块3和滤光片5,所述的微片蓝光谐振腔模块3由掺钕帆酸钆晶体302后端面和由硼酸铋制成的倍频晶体304前端面通过热扩散的方式紧密结合而成,所述的微片蓝光谐振腔模块3置于一半导体制冷器4上。
所述的掺钕帆酸钆晶体302输出的波长为912nm,该掺钕帆酸钆晶体302的前端面有第一膜层301,该第一膜层301为912nm和456nm波长处的高反膜(HR@912 & 456nm),808nm波长处的高透膜(HT@808nm),1064和1340nm波长处的高透膜(HT@1064 & 1340nm),由硼酸铋制成的倍频晶体304后端面有第二膜层305,该第二膜层305对基频光912nm波长为高反膜和456nm波长为高透膜(HR@912 & HT456nm),用于掺钕帆酸钆晶体302上作为增益介质。
实施例8
实施例8的结构与实施例7中的结构相同,不同之处在于倍频晶体的类型为周期极化铌酸锂晶体。
实施例9
实施例9的结构与实施例7中的结构相同,不同之处在于倍频晶体的类型为周期极化钛氧磷酸钾晶体。
请看图2,图2是本发明微片蓝光激光器结构示意图之二。由图可以看出,该微片结构蓝光激光器包括激光二极管1,还包括沿所述的激光二极管1输出的泵浦光方向依次为激光整形器2、微片激光谐振腔模块3和滤光片5,所述的微片蓝光谐振腔模块3由掺钕激光晶体302后端面和倍频晶体304前端面紧密结合而成,所述的微片蓝光谐振腔模块3置于一半导体制冷器4上。所述的掺钕激光晶体302的前端面有第一膜层301,该第一膜层301对所述的激光二极管1的泵浦激光增透,而对激光晶体302基频光和倍频光高反射,所述的倍频晶体304后端面与一平片或透镜307胶合在一起,所述的平片或透镜307有第三膜层306,该第三膜层306对基频光高反射而对倍频光增透。
实施例10
微片结构蓝光激光器包括激光二极管1,还包括沿所述的激光二极管1输出的泵浦光方向依次为激光整形器2、微片激光谐振腔模块3和滤光片5,所述的微片蓝光谐振腔模块3由掺钕钇铝石榴石晶体302后端面和由三硼酸锂制成的倍频晶体304前端面通过化学激活结合的方式紧密结合而成,所述的微片蓝光谐振腔模块3置于一半导体制冷器4上,所述的由三硼酸锂制成的倍频晶体304后端面与一平片或透镜307胶合在一起。
所述的掺钕钇铝石榴石晶体302输出的波长为946nm,该掺钕钇铝石榴石晶体302的前端面有第一膜层301,该第一膜层301为946nm和473nm波长处的高反膜(HR@946 & 473nm),808nm波长处的高透膜(HT@808nm),1064和1319nm波长处的高透膜(HT@1064 & 1319nm),所述的由三硼酸锂制成的倍频晶体304后端面与一平片或透镜307胶合在一起,所述的平片或透镜307有第三膜层306,该第三膜层306对基频光946nm波长为高反膜和473nm波长为高透膜(HR@946 &HT473nm),用于掺钕钇铝石榴石晶体302上作为增益介质。
实施例11
实施例11的结构与实施例10中的结构相同,不同之处在于倍频晶体的类型为硼酸钡。
实施例12
微片结构蓝光激光器包括激光二极管1,还包括沿所述的激光二极管1输出的泵浦光方向依次为激光整形器2、微片激光谐振腔模块3和滤光片5,所述的微片蓝光谐振腔模块3由掺钕钒酸钇晶体302后端面和由三硼酸锂制成的倍频晶体304前端面通过外压力结合的方式紧密结合而成,所述的微片蓝光谐振腔模块3置于一半导体制冷器4上,所述的由三硼酸锂制成的倍频晶体304后端面与一平片或透镜307胶合在一起。
所述的掺钕钒酸钇晶体302输出的波长为914nm,该掺钕钒酸钇晶体302的前端面有第一膜层301,该第一膜层301为914nm和457nm波长处的高反膜(HR@914 & 457nm),808nm波长处的高透膜(HT@808nm),1064和1342nm波长处的高透膜(HT@1064 & 1342nm),所述的由三硼酸锂制成的倍频晶体304后端面与一平片或透镜307胶合在一起,所述的平片或透镜307有第三膜层306,该第三膜层306对基频光914nm波长为高反膜和457nm波长为高透膜(HR@914 & HT457nm),用于掺钕钒酸钇晶体302上作为增益介质。
实施例13
实施例13的结构与实施例12中的结构相同,不同之处在于倍频晶体的类型为硼酸钡。
实施例14
微片结构蓝光激光器包括激光二极管1,还包括沿所述的激光二极管1输出的泵浦光方向依次为激光整形器2、微片激光谐振腔模块3和滤光片5,所述的微片蓝光谐振腔模块3由掺钕帆酸钆晶体302后端面和由三硼酸锂制成的倍频晶体304前端面通过光胶合的方式紧密结合而成,所述的微片蓝光谐振腔模块3置于一半导体制冷器4上,所述的由三硼酸锂制成的倍频晶体304后端面与一平片或透镜307胶合在一起。
所述的掺钕帆酸钆晶体302输出的波长为912nm,该掺钕帆酸钆晶体302的前端面有第一膜层301,该第一膜层301为912nm和456nm波长处的高反膜(HR@912 & 456nm),808nm波长处的高透膜(HT@808nm),1064和1340nm波长处的高透膜(HT@1064 & 1340nm),所述的由三硼酸锂制成的倍频晶体304后端面与一平片或透镜307胶合在一起,所述的平片或透镜307有第三膜层306,该第三膜层306对基频光912nm波长为高反膜和456nm波长为高透膜(HR@912 & HT456nm),用于掺钕帆酸钆晶体302上作为增益介质。
实施例15
实施例15的结构与实施例14中的结构相同,不同之处在于倍频晶体的类型为硼酸钡。
实施例16
微片结构蓝光激光器,包括808nm激光二极管1,其构成还包括:沿该激光二极管1输出的泵浦光方向依次为激光整形器2、微片激光谐振腔模块3和滤光片5,所述的微片蓝光谐振腔模块3由掺钕钇铝石榴石晶体302后端面和由硼酸铋制成的倍频晶体304前端面通过光胶合的方式紧密结合而成,所述的微片蓝光谐振腔模块3置于一半导体制冷器4上。
所述的掺钕钇铝石榴石晶体和纯石榴石晶体键合而成的晶体302输出的波长为946nm,该掺钕钇铝石榴石晶体和纯石榴石晶体键合而成的晶体302的前端面有第一膜层301,该第一膜层301为946nm和473nm波长处的高反膜(HR@946 & 473nm),808nm波长处的高透膜(HT@808nm),1064和1319nm波长处的高透膜(HT@1064 & 1319nm),由硼酸铋制成的倍频晶体304后端面有第二膜层305,该第二膜层305对基频光946nm波长为高反膜和473nm波长为高透膜(HR@946 &HT473nm),用于掺钕钇铝石榴石晶体302上作为增益介质。
毫无疑问,本发明的微片结构蓝光激光器还可以有其他晶体类型和结合方式的选择,并不局限于上述实施例中列举的晶体类型和结合方式。总之,本发明的保护范围应包括那些本领域普通技术人员来说是显而易见的变换或替代。
Claims (9)
1.一种微片结构蓝光激光器,包括激光二极管(1),特征在于其构成还包括:沿所述的激光二极管(1)输出的泵浦光方向依次为激光整形器(2)、微片激光谐振腔模块(3)和滤光片(5),所述的微片蓝光谐振腔模块(3)由掺钕激光晶体(302)后端面和倍频晶体(304)前端面紧密结合而成,所述的微片蓝光谐振腔模块(3)置于一半导体制冷器(4)上。
2.根据权利要求1所述的微片结构蓝光激光器,其特征在于所述的掺钕激光晶体(302)是掺钕钇铝石榴石晶体、或掺钕钇铝石榴石晶体与纯石榴石晶体键合而成的晶体、或掺钕钒酸钇晶体、或掺钕钒酸钇晶体与纯钒酸钇晶体键合而成的晶体、或掺钕帆酸钆晶体。
3.根据权利要求1所述的微片结构蓝光激光器,其特征在于所述的倍频晶体(304)为硼酸铋晶体、或周期极化铌酸锂晶体、或周期极化钛氧磷酸钾晶体。
4.根据权利要求1所述的微片结构蓝光激光器,其特征在于所述的掺钕激光晶体(302)的前端面有第一膜层(301),该第一膜层(301)对所述的激光二极管(1)的泵浦激光增透,而对掺钕激光晶体(302)基频光和倍频光高反射,所述的倍频晶体(304)后端面有第二膜层(305),该第二膜层(305)对基频光高反射而对倍频光增透。
5.根据权利要求1所述的微片结构蓝光激光器,其特征在于所述的掺钕激光晶体(302)的前端面有第一膜层(301),该第一膜层(301)对所述的激光二极管(1)的泵浦激光增透,而对掺钕激光晶体(302)基频光和倍频光高反射,所述的倍频晶体(304)为三硼酸锂晶体或硼酸钡晶体,则该三硼酸锂或硼酸钡倍频晶体(304)的后端面直接与一平片或透镜(307)胶合在一起,所述的平片或透镜(307)有第三膜层(306),该第三膜层(306)对基频光高反射而对倍频光增透。
6.根据权利要求2所述的微片结构蓝光激光器,其特征在于所述的倍频晶体(304)的前端面与掺钕激光晶体(302)的后端面的结合方式为:光胶合、胶合物结合、热扩散方式结合、化学激活结合、外压力方式结合。
7.根据权利要求1所述的微片结构蓝光激光器,其特征在于所述的激光整形器(2)为光纤、或球面镜、或非球面镜、或棱镜对。
8.根据权利要求1所述的微片结构蓝光激光器,其特征在于所述的基频光滤片(5)是镀膜介质片,其膜层对基频光高反射,对倍频光增透。
9.根据权利要求1所述的微片结构蓝光激光器,其特征在于所述的激光二极管(1)的泵浦光波长为808nm。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |