CN101394061B - 一种增加倍频激光器输出线宽的方法及其结构 - Google Patents

一种增加倍频激光器输出线宽的方法及其结构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及激光领域，尤其涉及倍频激光领域，可用于消去激光显示中散斑效应的方法及其相应激光器结构。本发明采用单一半导体激光器泵浦两组或两组以上在同一光路上的独立腔内倍频激光器或采用单一半导体激光器泵浦同一腔中有不同激光增益介质的腔内倍频激光，以获得两个或两个以上稳定输出，中心波长有一定差值的倍频光输出，从而等效增加激光输出线宽以获得部分消去激光显示中散斑效应。

Description

一种增加倍频激光器输出线宽的方法及其结构
技术领域
本发明涉及激光领域，尤其涉及倍频激光领域，可用于消去激光显示中散斑效应的方法及其相应激光器结构。
背景技术
激光显示技术与其它技术相比，具有可实现大色域显示，颜色饱和度高，显示画面尺寸灵活可变等优点，但激光散斑存在很大程度阻碍了激光显示的快速发展。人们提出了抑制散斑的很多方法，如利用不同波长的光源，利用脉动激光叠加，移动散射体，移动孔径光阑，振动屏幕等方法来降低散斑。而常规的倍频激光器因输出线宽不足，不能消除激光散斑的影响。故，只要增加倍频激光器输出线宽，就能部分地消去激光散斑效应。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种增加倍频激光器输出线宽的方法及其结构方法和相应激光器结构。
本发明的基本原理是：
用单一半导体激光器泵浦两组或两组以上在同一光路上的独立腔内倍频激光器，获得两个或两个以上中心波长有一定差值的稳定倍频光输出。
或者，用单一半导体激光器泵浦同一腔中有不同激光增益介质的腔内倍频激光器，获得两个或两个以上中心波长有一定差值的稳定倍频光输出。由于采用两个或两个以上波长相近但有一定间隔激光等效加宽了总激光输出线宽，所以可部分地消去激光散斑效应。
根据上述方法，其对于的激光器结构采用如下技术方案：
实施例一：该倍频激光器结构包括泵浦源、光学耦合透镜和倍频激光腔。其中，所述的倍频激光腔其至少包括：第一倍频晶体、第一激光增益介质、第二激光增益介质、第二倍频晶体，所述的第一倍频晶体、第一激光增益介质、第二激光增益介质、第二倍频晶体依次顺序排列；所述的第一激光增益介质、第二激光增益介质间镀有波长选择的腔镜膜，所述的倍频激光腔中产生两个中心波长的激光在一定差值范围的输出光强相近或相当倍频光。
进一步的，所述的第一激光增益介质和第二激光增益介质不同。或者，所述的第一激光增益介质和第二激光增益介质相同，对所述的第一激光增益介质和第二激光增益介质采用不同光轴切割，获得不同增益中心。
进一步的，采用改变所述的倍频激光腔中的两腔长或增加不同选频参数，保证两个腔激光输出波长一定间隔。
实施例二：该倍频激光器结构，包括泵浦光源、光学耦合透镜和倍频激光腔。其中，所述的倍频激光腔其至少包括：第一激光增益介质、第二激光增益介质、第一倍频晶体、第二倍频晶体，所述的第一激光增益介质、第二激光增益介质、第一倍频晶体、第二倍频晶体依次顺序排列，所述的倍频激光腔中产生两个中心波长的激光在一定差值范围的输出光强相近或相当倍频光。
进一步的，所述的第一激光增益介质和第二激光增益介质不同。或者，所述的第一激光增益介质和第二激光增益介质相同，对所述的第一激光增益介质和第二激光增益介质采用不同光轴切割，获得不同增益中心。
两实施例中所述的第一倍频晶体、第一激光增益介质、第二激光增益介质、第二倍频晶体各光学元件可采用分离腔结构，亦可采用单一整体微片结构。
本发明的提出一种增加倍频激光器输出线宽的方法及其结构方法和相应激光器结构，解决了激光显示领域中消去激光散斑效应的难题。
附图说明
图1是本发明的第一实施例的结构示意图；
图2是本发明的第二实施例的结构示意图。
具体实施方式
现结合附图说明对本发明进一步说明。
本发明的方法是：
用单一半导体激光器泵浦两组或两组以上独立腔内倍频激光器，获得两个或两个以上中心波长有一定差值的稳定倍频光输出。
或者，用单一半导体激光器泵浦同一腔中有不同激光增益介质的腔内倍频激光器，获得两个或两个以上中心波长有一定差值的稳定倍频光输出。由于采用两个或两个以上波长相近但有一定间隔激光等效加宽了总激光输出线宽，所以可部分地消去激光散斑效应。
根据上述方法，其对于的激光器结构采用如下技术方案。
第一实施例：
参阅图1，该倍频激光器结构包括泵浦光源108、光学耦合透镜107和倍频激光腔。其中，所述的倍频激光腔其至少包括：第一倍频晶体105、第一激光增益介质101、第二激光增益介质102、第二倍频晶体103，所述的第一倍频晶体105、第一激光增益介质101、第二激光增益介质102、第二倍频晶体103依次顺序排列；所述的第一激光增益介质101、第二激光增益介质102间镀有波长选择的腔镜膜。本发明的最佳实施例还可以包含有其他光学元件104和106。参阅图1可以看出，光学元件106、第一倍频晶体105、第一激光增益介质101构成一个激光腔，则第二激光增益介质102、第二倍频晶体103、另一光学元件104构成另一独立的激光腔。泵浦光源108的泵浦光同时泵浦第一激光增益介质101、第二激光增益介质102。
若第一激光增益介质101、第二激光增益介质102是不同激光增益介质，激光增益中心波长相邻而不相等，则两片激光器会产生两个中心波长有一定间隔的倍频光输出，若第二激光增益介质102、第二倍频晶体103、另一光学元件104产生基波为λ1，倍频光为λ1/2，光学元件106、第一倍频晶体105、第一激光增益介质101产生基波为λ2，倍频光为λ2/2；则两激光器倍频中心区域差值为(λ1-λ2)/2，或者近似认为倍频光线宽约为(λ1-λ2)/2。
若第一激光增益介质101、第二激光增益介质102是相同激光增益介质，则有两种情况：一种情况两个激光器产生倍频光有一定波长间隔，从而使整个激光器线宽变宽；另一种情况，是通过对双折射激光增益介质光轴不同切割方式，使激光增益中心波长产生差别，从而实现不同倍频光波长输出，等效增加激光器线宽。采用改变两腔长或增加不同选频参数，保证两个腔激光输出波长一定间隔。
第二实施例：
参阅图2，该倍频激光器结构包括泵浦光源108、光学耦合透镜107和倍频激光腔。其中，所述的倍频激光腔其至少包括：第一激光增益介质101、第二激光增益介质102、第一倍频晶体105、第二倍频晶体103，所述的第一激光增益介质101、第二激光增益介质102、第一倍频晶体105、第二倍频晶体103依次顺序排列。
若第一激光增益介质101、第二激光增益介质102是不同激光增益介质，激光增益中心波长相邻而不相等，则两片激光器会产生两个中心波长有一定间隔的倍频光输出。
若第一激光增益介质101、第二激光增益介质102是同一激光增益介质，不同光轴切割方式产生不同激光增益中心，第一倍频晶体105、第二倍频晶体103为第一激光增益介质101、第二激光增益介质102产生的倍频光的晶体，本发明的最佳实施例还可以包含有其他光学元件109。第一激光增益介质101、第二激光增益介质102、第一倍频晶体105、第二倍频晶体103、光学元件109构成同一激光腔，由于第一激光增益介质101、第二激光增益介质102的激光增益区域不同，因而可以同时产生从两个不同增益区域波长的激光，从而等效增加激光器输出线宽。
由于通常半泵浦泵浦腔内倍频激光都是采用短腔或超短腔结构，且由于双折射晶体倍频晶体存在，倍频光大多时间虽不是单纵模，但主要是以一个主纵模为主分布，有时亦会出现有两个或两个以上主纵模，但均极不稳定，所以整个系统处在以主纵模为主一个不稳定状态，所以激光散班问题严重。
本专利采用两个不同激光增益介质(或同一激光增益介质)在一个腔或两个腔中产生两个中心波长的激光在一定差值范围的输出光强相近或相当倍频光，从而增加等效倍频光输出波长的线宽，从而可用作为作激光显示中光源部分消去激光散斑效应。
在半导体泵浦激光器中，主要是腔内倍频的绿光激光器，亦主要利用Nd3+的激光增益介质，Nd:YVO4泵浦光轴方向吸收发射光中心是1.064μm，Nd:GdYVO4泵浦光(轴方向吸收发射中心波长为1.0631μm，Nd:YLF发射光中心波长为1.053μm，NdLaVO4发射中心波长为1.066μm，如采用上述材料组合本专利可获得绿光双波长间隔可在0.5nm-5nm。
本发明可以采用分离腔结构，亦可采用微片式单一整块结构。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种增加倍频激光器输出线宽的方法，其特征在于：用单一半导体激光器泵浦两组或两组以上在同一光路上的独立腔内倍频激光器，获得两个或两个以上中心波长有一定差值的稳定倍频光输出。
2.一种增加倍频激光器输出线宽的方法，其特征在于：用单一半导体激光器泵浦同一腔中有不同激光增益介质的腔内倍频激光器，获得两个或两个以上中心波长有一定差值的稳定倍频光输出。
3.一种如权利要求1所述的增加倍频激光器输出线宽的方法的倍频激光器结构，包括泵浦光源(108)、光学耦合透镜(107)和倍频激光腔，其特征在于：所述的倍频激光腔其至少包括：第一倍频晶体(105)、第一激光增益介质(101)、第二激光增益介质(102)、第二倍频晶体(103)，所述的第一倍频晶体(105)、第一激光增益介质(101)、第二激光增益介质(102)、第二倍频晶体(103)依次顺序排列；所述的第一激光增益介质(101)、第二激光增益介质(102)间镀有波长选择的腔镜膜，所述的倍频激光腔中产生两个中心波长的激光在一定差值范围的输出光强相近或相当倍频光。
4.如权利要求3所述的增加倍频激光器输出线宽的方法的倍频激光器结构，其特征在于：所述的第一激光增益介质(101)和第二激光增益介质(102)不同。
5.如权利要求3所述的增加倍频激光器输出线宽的方法的倍频激光器结构，其特征在于：所述的第一激光增益介质(101)和第二激光增益介质(102)相同，对所述的第一激光增益介质(101)和第二激光增益介质(102)采用不同光轴切割，获得不同增益中心。
6.如权利要求3所述的增加倍频激光器输出线宽的方法的倍频激光器结构，其特征在于：采用改变所述的倍频激光腔中的两腔长或增加不同选频参数，保证两个腔激光输出波长一定间隔。
7.一种如权利要求2所述的增加倍频激光器输出线宽的方法的倍频激光器结构，包括泵浦光源(108)、光学耦合透镜(107)和倍频激光腔，其特征在于：所述的倍频激光腔其至少包括：第一激光增益介质(101)、第二激光增益介质(102)、第一倍频晶体(105)、第二倍频晶体(103)，所述的第一激光增益介质(101)、第二激光增益介质(102)、第一倍频晶体(105)、第二倍频晶体(103)依次顺序排列，所述的倍频激光腔中产生两个中心波长的激光在一定差值范围的输出光强相近或相当倍频光。
8.如权利要求7所述的增加倍频激光器输出线宽的方法的倍频激光器结构，其特征在于：所述的第一激光增益介质(101)和第二激光增益介质(102)不同。
9.如权利要求7所述的增加倍频激光器输出线宽的方法的倍频激光器结构，其特征在于：所述的第一激光增益介质(101)和第二激光增益介质(102)相同，对所述的第一激光增益介质(101)和第二激光增益介质(102)采用不同光轴切割，获得不同增益中心。
10.如3-9任一权利要求所述的增加倍频激光器输出线宽的方法的倍频激光器结构，其特征在于：所述的第一倍频晶体(105)、第一激光增益介质(101)、第二激光增益介质(102)、第二倍频晶体(103)的光学元件可采用分离腔结构亦可采用单一整体微片结构。
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