CN102870295A - 一种激光产生装置和方法 - Google Patents
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Abstract
一种激光产生装置和方法。激光产生装置包括输入耦合镜（102），输出耦合镜（106），第一腔镜（104），激光晶体（103），和波长转换单元。设置于激光晶体（103）和波长转换单元之间的第一腔镜（104）用于部分透射基频光。输入耦合镜（102）和输出耦合镜（106）用于高反射基频光。
Description
一种激光产生装置和方法
技术领域
本发明涉及激光技术， 特别涉及一种激光处理装置、 方法和激光显示光 源。 背景技术
激光具有单色性好、 方向性强、 亮度高等特点。 激光技术的核心是激 光器， 激光器的种类很多， 可按工作物质、 工作波长等不同方法分类。
如今， 激光技术已开始在电视、 微型投影、 商用和娱乐系统中找到了应 用。 而激光倍频技术则使现有激光频率得到了大幅度的扩充， 不仅实现了可 见光波段的激光输出， 更是利用三倍频、 四倍频技术实现了紫外波段的激光 输出。 激光显示技术是激光器的一个主要应用方向， 其具有大色域、 低能耗 等特点， 被认为是下一代主流显示技术。
在如下的文献中： CN200710120665. 6 , CN 200520073932. 5 , 还可以发现 更多与上述技术方案相关的信息.
但是， 在现有技术中在， 激光器在输出倍频激光时， 出现倍频激光的输 出功率不稳定的现象， 甚至功率波动比较大， 主要是因为不同频率的基频光 在倍频时， 由于模式之间的互饱和效应引起不同频率之间的基频光的竟争， 导致基频光在增益时增益强度发生变化， 使倍频光的输出功率发生波动， 即 所谓的绿光问题。
现有技术中可以通过改变镜腔的长度来解决， 例如增大镜腔的长度以增 加纵模数， 或缩短镜腔的长度以减少纵模数， 但是， 上述的长镜腔法和短镜 腔法都过多地限定了激光器的镜腔长度， 给激光器的设计带来了很多限制； 现有技术中还可以釆用自稳定系统控制输出， 但该方法增加了激光器的生产 成本。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种激光处理装置、 激光显示光源和激光处 理方法， 用于实现输出功率稳定的倍频激光。
一方面， 在一个实施例中， 提供了一种激光处理装置， 激光处理装置包 括：
腔室， 所述腔室的输入端接收泵浦光； 所述腔室内设置激光晶体、 波长 转换单元， 所述激光晶体经泵浦光激发后生成基频光， 所述波长转换单元将 所述基频光进行波长转换后输出激光；
所述激光晶体和波长转换单元之间设置第一腔镜， 所述第一腔镜用于部 分透射基频光；
所述腔室的输入端对所述泵浦光高透射， 对所述基频光高反射， 和 /或对 所述激光高反射；
所述腔室的输出端对所述基频光高反射和 /或对所述激光高透射。
该激光处理装置具备如下有益效果：
激光处理装置中的第一腔镜， 对基频光部分透射， 输入耦合镜和输出耦 合镜对基频光高反射， 从而在输入耦合镜和第一腔镜之间的镜腔以及所述输 出耦合镜和所述第一腔镜之间的镜腔形成所述基频光的驻波场， 由于多个驻 波场之间的相互作用， 增大了基频光的波长间隔， 增益后的基频光的相对光 强为该波长的基频光的相对光强与激光工作物质对该基频光的增益强度的乘 积， 实现了进一步对基频光的选纵模， 大大减少了谐振腔内基频光纵模的数 量， 并可以得到单纵模的基频光， 从而緩解了绿光问题， 提高了输出倍频光 的功率稳定性。
进一步的， 在上述激光处理装置的基础上， 还提供了一种激光处理装置， 该激光处理装置中的第一腔镜包括：
加部分透光膜或镀层的凸透镜、 IHJ透镜、 平面镜、 柱透镜或非球面镜。
该激光处理装置具备如下有益效果：
第一腔镜可以选择加部分透光膜或镀层的凸透镜、 凹透镜、 平面镜、 柱透 镜或非球面镜， 可以根据所需要的基频光的光束直径来选择第一腔镜的型号， 以满足不同功率与波段下的要求。
进一步的， 在上述激光处理装置的基础上， 还提供了一种激光处理装置， 该激光处理装置中：
所述波长转换单元是 1个或 2个及以上的和频晶体、 1个及以上的倍频晶 体、 或 1个及以上的和频晶体与 1个及以上的倍频晶体的组合。
该激光处理装置具备如下有益效果：
激光处理装置通过倍频晶体与和频晶体的各种组合， 不仅可以获得输出 功率稳定的倍频光， 可以获得输出功率稳定的三倍频光以及更高倍频的激光， 有利于扩大该激光处理装置的用途和功能， 提高该激光处理装置的使用范围。
进一步的， 在上述激光处理装置的基础上， 还提供了一种激光处理装置， 该激光处理装置中， 所述波长转换单元倍频晶体包括：
磷酸氧钛钾 KTP晶体， 三硼酸锂 LB0晶体、 偏硼酸钡 BB0晶体、 硼酸铋 BIB0 晶体、 磷酸氧钛 4如 RTP晶体、 砷酸钛氧钾 KTA晶体、 磷酸二氢钾 KDP晶体、 周期 性极化铌酸锂 PPLN晶体和 /或周期极化磷酸氧钛钾 PPKTP晶体。
该激光处理装置具备如下有益效果：
波长转换单元可以使用上述各种倍频晶体， 该激光处理装置可以灵活选 择各种不同的倍频晶体， 以获取所需要频率的倍频激光， 包括倍频激光、 三 倍频激光以及更多倍频的激光， 有利于该波长转换单元的生成制造， 降低了 该激光处理装置的成本。
进一步的， 在上述激光处理装置的基础上， 还提供了一种激光处理装置， 该激光处理装置中还包括：
光学透镜， 设置在所述第一腔镜和所述激光晶体之间， 和 /或设置在所述 第一腔镜和所述波长转换单元之间， 用于增大或减小所述激光的光束直径。
该激光处理装置具备如下有益效果：
通过在中间腔镜和所述激光晶体之间设置光学透镜，可以进一步改变基频 光光束直径， 通过所述中间腔镜和所述倍频晶体之间设置光学透镜， 以进一 步改变倍频光的光束直径， 改善基频光或倍频光的质量。
进一步的， 在上述激光处理装置的基础上， 还提供了一种激光处理装置， 该激光处理装置中还包括：
第二腔镜， 部分透射基频光， 所述第二腔镜至少为一片， 设置在所述第 一腔镜与所述激光晶体之间。
该激光处理装置具备如下有益效果：
不仅可以进一步改变基频光的光束直径， 而且还能在中间腔镜之间形成 另一个驻波场， 进一步减少了噪音基频光， 从而提高选择单纵模基频光的效 率和提高基频光的光束质量。
另一方面， 在一个实施例中， 提供一种激光显示光源， 该激光显示光源包 括： 输出泵浦光的泵浦光发射器， 还包括上述的任意一种激光处理装置。
该激光显示光源具备如下有益效果：
通过釆用上述任意一项激光显示光源， 实现了进一步对基频光的选纵模， 大大减少了谐振腔内基频光纵模的数量， 可以得到单纵模的基频光， 从而緩 解了绿光问题， 提高了输出倍频光或多倍频光的功率稳定性， 并可以得到各 种直径的倍频光和多倍频光。
另一方面， 提供了一种激光处理方法， 包括： 接收泵浦光； 激发泵浦光 生成基频光； 其中， 所述方法还包括：
部分透射基频光；
将部分透射后的基频光波长转换输出激光；
所述泵浦光的接收端对所述泵浦光高透射， 对所述基频光高反射， 和 /或 对所述激光高反射；
所述激光的输出端对所述基频光高反射和 /或对所述激光高透射。
本发明实施例通过将基频光部分透射和部分反射，以形成多个基频光的驻 波场， 由于多个驻波场之间的相互作用， 增大了基频光的波长间隔， 增益后 的基频光的相对光强为该波长的基频光的相对光强与激光工作物质对该基频 光的增益强度的乘积， 实现了进一步对基频光的选纵模， 大大减少了谐振腔 内基频光纵模的数量， 并可以得到单纵模的基频光， 从而緩解了绿光问题， 提高了输出倍频光的功率稳定性。
进一步的， 在上述激光处理方法的基础上， 还提供了一种激光处理方法， 其中， 所述部分透射基频光通过加膜或镀层的凸透镜、 IHJ透镜、 平面镜、 柱 透镜或非球面镜对所述基频光部分透射。
该激光处理方法具备如下有益效果：
通过加膜或镀层的凸透镜、 IHJ透镜、 平面镜、 柱透镜或非球面镜对所述基 频光部分透射， 可以根据所需要的基频光的光束直径来选择第一腔镜的型号， 以满足不同功率与波段下的要求。
进一步的， 在上述激光处理方法的基础上， 还提供了一种激光处理方法， 所述将过滤后的基频光波长转换输出激光包括：
设置 1个或 2个及以上的和频晶体、 一个及以上的倍频晶体、 或一个及以 上的和频晶体与一个及以上的倍频晶体的组合对所述基频光进行波长转换。
通过倍频晶体与和频晶体的各种组合， 不仅可以获得输出功率稳定的倍 频光， 可以获得输出功率稳定的三倍频光以及更高倍频的激光， 有利于扩大 该激光处理装置的用途和功能， 提高该激光处理装置的使用范围。 附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实 施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面 描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动性的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。 在
附图中：
图 1为本发明实施例中激光处理装置的结构示意图；
图 2为本发明实施例中驻波场 1中基频光的相对光强图；
图 3为本发明实施例中驻波场 2中基频光的相对光强图；
图 4为本发明实施例中基频光与其增益强度的关系图；
图 5为本发明实施例中增益后的基频光的相对光强图；
图 6为本发明另一个实施例中激光处理装置的结构示意图；
图 7为本发明另一个实施例中驻波场 3中基频光的相对光强图；
图 8为本发明另一个实施例中驻波场 4中基频光的相对光强图；
图 9为本发明另一个实施例中基频光的增益强度曲线图；
图 10为本发明另一个实施例中增益后的基频光的相对光强图；
图 11为本发明再一个实施例中激光处理装置的结构示意图；
图 12为本发明又一个实施例中激光处理装置的结构示意图；
图 1 3为本发明又一个实施例中驻波场 8中基频光的相对光强图；
图 14为本发明又一个实施例中驻波场 9中基频光的相对光强图；
图 15为本发明又一个实施例中基频光的增益强度曲线；
图 16为本发明又一个实施例中增益后的基频光的相对光强图；
图 17为本发明又一个实施例中激光处理装置的结构示意图；
图 18本发明实施例中激光显示光源的结构示意图；
图 19为本发明实施例激光处理方法的流程图。 具体实施方式
下面通过附图和实施例， 对本发明的技术方案做进一步地详细描述。 图 1为本发明实施例中激光处理装置的结构示意图。 如图 1所示， 本发明 实施例的激光处理装置可以包括：
腔室，腔室的输入端接收泵浦光，腔室设置激光晶体 103和波长转换单元,
激光晶体 103将泵浦光激发后生成基频光， 波长转换单元将所述基频光进行波 长转换后输出激光， 波长转换单元可以是倍频晶体 105。
在腔室内的激光晶体 103和波长转换单元之间设置第一腔镜 104 , 用于对 倍频光或多倍频光进行高反射，以及对基频光进行部分反射， 以分别在输入耦 合镜 102和第一腔镜 104之间的镜腔 1与输出耦合镜 106和第一腔镜 104之间的 镜腔 2形成所述基频光的驻波场；
腔室的输入端可以为输入耦合镜 102 , 腔室的输出端可以为输出耦合镜 1
06 ；
进一步的， 还包括密闭外壳， 用于将输入耦合镜 102、 激光晶体 103、 第 一腔镜 104、 倍频晶体 105和输出耦合镜 106组成的腔室密闭封装起来；
一个实施例中， 泵浦装置 101釆用产生 808nm的泵浦光的激光二极管作为 泵浦装置， 泵浦装置 101产生的泵浦光通常也会包括有其它频率的噪音泵浦 光；
泵浦光透过腔室的输入耦合透镜 102进入激光晶体， 可以在输入耦合镜 10 2与泵浦装置 101相邻的侧面镀一层能对 808nm的泵浦光高透射（H i gh Transmi s s ion, HT)的光学介质， 而在输入耦合镜 102的另一侧镀一层对 808nm的泵浦 光抗反射（Ant i- Ref lect ion, AR)与基频光和倍频光高反射（High Ref lectanc e , HR)的光学介质， 上述的光学介质层可以为一层光学介质， 也可以包括多 个子层的光学介质层；
激光晶体 103釆用 5mm掺杂 0. 8%Nd离子的 YV04晶体吸收 808nm的泵浦光之 后发生自发辐射与受激辐射， 输出波长为 1064腿的基频光， 该基频光经过输 入耦合镜 102和输出耦合镜 106之间的反射而被激光晶体 103反复振荡增益， 逐 渐增益为基频光的光束；
倍频晶体 105釆用 10mm的 KTP晶体， 将 1064讓的基频光倍频激发为 532讓的 倍频光；
输出耦合镜 106与第一腔镜 104相邻的侧面镀一层对基频光高反射 HR和对
倍频光高透射 HT的光学介质， 以使基频光全部经过倍频晶体发送倍频， 并使 倍频光及时透射出去， 减少基频光与倍频光的损耗；
第一腔镜 104与输入耦合镜 102之间的空间为镜腔 1 , 第一腔镜 104与输出 耦合镜 106之间的空间为镜腔 2, 镜腔 1和镜腔 2的长度分别为 L1和 L2, 根据公 式（1)来调整 L1和 L2, 以调节振荡的基频光的频率间隔， 公式（1)如下所示： v= *c/ (2nL) m=l, 2, 3...... (1)
其中， v为驻波场的基频光的频率， c为真空中的光速， n是镜腔内气体的 折射率， L为镜腔的长度， 不满足公式（1)的其它频率的基频光将逐渐在镜腔 1 和镜腔 2中被消耗掉。
在实际应用中， 激光晶体对基频光的增益强度和基频光的频率之间的关 系可以由公式（2)计算得到， 公式（2)如下所示：
为频率是 v的基频光的增益强度， Δν为增益带宽， V。为增益的基频 光的中心频率，每种激光晶体都有其特有的增益中心频率， 增益频率是增益曲 线的中间值， 也是增益强度最大的基频光的频率；
基频光的波长为 1064讓， 在第一腔镜 104的两个侧面镀一层对基频光 1064 腿的波长部分透射（Part Transmission, PT)以及对波长为 532讓的倍频光高 反射的光学介质， 第一腔镜 104对基频光 1064讓的波长部分透射的透射率可以 根据实际情况设置， 以满足形成基频光的驻波场的条件为准， 例如可以将透 过率设置在 5-50%之间， 以在镜腔 1和镜腔 2里分别形成包括多种频率的基频光 的驻波场 1和驻波场 2;
一个实施例中， 输入耦合镜 101和输出耦合镜 106釆用平面镜， 第一腔镜 1 04釆用凸透镜， 焦距为 25mm, 本实施例中， 第一腔镜 104不仅能对基频光进行 部分透射， 而且还能改变被激光晶体振荡增益的基频光的光束直径； 在实际
应用中， 第一腔镜 1 04还可以通过釆用凸透镜或凹透镜来改变基频光的光束直 径等参数， 第一腔镜还可以是加部分透光膜或镀层的平面镜、 凹面镜、 凸面 镜以及各种非球面镜， 只要上述型号的第一腔镜具备对基频光部分透射的功 能， 能实现至少两个驻波场即可。
一个实施例中， 设定 L1为 64. 5mm, 将 L2设定为 29mm, 图 2为本发明实施例 中驻波场 1中基频光的相对光强图， 图 3为本发明实施例中驻波场 2中基频光的 相对光强图， 驻波场 1和驻波场 2的基频光的相对光强分别如图 2和图 3所示， 镜腔的长度与驻波场中基频光的波长之间的关系可以通过现有技术计算得 到， 在此不再赘述。 图 4为本发明实施例中基频光与其增益强度的关系图， 驻 波场 1和驻波场 2中相同波长的基频光将按照如图 4所示的增益强度在激光晶 体 1 02中得到增益， 基频光的增益强度曲线为洛伦兹曲线， 图 5为本发明实施 例中增益后的基频光的相对光强图。 如图 5所示， 驻波场 1和驻波场 2中波长相 同的基频光被激光晶体 1 02增益， 增益后的基频光的相对光强为该波长在驻波 场 1的相对光强、 驻波场 2中的相对光强和增益强度三者的乘积， 由于整个谐 振腔内的基频光的频率间隔增大， 使驻波场 1和驻波场 2中的波长相等的基频 光数量已经很少， 而且， 由于激光晶体对不同波长的基频光的增益强度符合 洛伦兹曲线， 所以， 通常只有增益中心的基频光才能被高增益， 其它波长的 基频光将被消耗掉， 从而选择出单纵模的基频光， 在图 5中， 只有波长为 1 064 讓的基频光被高增益， 该单纵模的基频光经过倍频晶体 1 05的倍频， 由于只有 单纵模的基频光被倍频， 因此， 避免了绿光问题， 可以得到功率稳定的倍频 光， 该倍频光的波长为 5 32nm。
一个实施例中， 可以在第一腔镜 1 04与激光晶体 1 03之间还可以再设置一 块光学透镜 1 07 , 图 6为本发明另一个实施例中激光处理装置的结构示意图， 如图 6所示， 本实施中， 倍频晶体 1 05釆用 1 5匪的 LB0倍频晶体， 激光晶体 1 03 釆用 5匪掺杂 1 %的 Nd离子的 GdV04晶体， 输入耦合镜 1 02对 91 2nm的基频光高反 射， 光学透镜 1 07对 91 2讓的基频光高透射， 其作用是利用凸透镜的性质来改
变光线传播方向的性质来改变基频光的光束直径， 第一腔镜 104与输入耦合镜 102之间的空间为镜腔 3 , 第一腔镜 104与输出耦合镜 106之间的空间为镜腔 4 , 设定 L3为 148. 5mm、 L4为 69. lmm, 在镜腔 3和镜腔 4中形成驻波场 3和驻波场 4 , 图 7为本发明另一个实施例中驻波场 3中基频光的相对光强图， 图 8为本发明另 一个实施例中驻波场 4中基频光的相对光强图， 如图 7和图 8所示， 不满足公式 (1)的其它波长的基频光将被消耗掉， 从而减少了基频光的纵模数， 图 9为本 发明另一个实施例中基频光的增益强度曲线图， 驻波场 3和驻波场 4中波长相 等的基频光将按照如图 9所示的增益强度曲线被激光晶体 1 03振荡增益放大， 如图 9所示， 由于釆用了 1064讓的高损耗设计， 激光晶体 103对波长为 912讓的 基频光的增益强度最高， 图 1 0为本发明另一个实施例中增益后的基频光的相 对光强图， 如图 10所示， 波长为 912nm的基频光的增益强度最大， 该单纵模的 波长为 912讓的基频光经过倍频晶体 105的倍频， 从而获得波长为 456nm的激光 光束， 本实施例中， 由于只有波长为 912nm的单纵模基频光被倍频， 避免了绿 光问题， 从而可以得到功率稳定的倍频光；
一个实施例中， 可以将上述光学透镜 107替换成第二腔镜 104 , 图 1 1为本 发明再一个实施例中激光处理装置的结构示意图。 如图 1 1所示， 波长转换单 元包括第一腔镜 1 04和第二腔镜 1 G4 , 第二腔镜 1 G4对基频光如同第一腔镜 1 04 对基频光进行部分透射，对倍频光和泵浦光高反射， 由于第一腔镜 104对基频 光部分透射和部分反射， 因此， 可以在第二腔镜 104和第一腔镜 104形成的镜 腔 7形成驻波场 7 , 镜腔 7的长度为 L7 , L7=44. 55mm, 驻波场 7中形成驻波的基 频光满足公式（1) , 第二腔镜 104与输入耦合镜之间形成镜腔 5 , 长度为 L5 , L 5=93. 95mm, 镜腔 5中存在满足公式（1)的基频光形成的驻波场 5 , 第一腔镜 104 与输出耦合镜 106之间形成镜腔 6 , 长度为 L6 , L6仍为 69. lmm镜腔 6中存在满足 公式（1)的基频光形成的驻波场 6 , 驻波场 5、 驻波场 6和驻波场 7中相同频率的 基频光将被激光晶体按照如图 9所示的增益强度曲线进行增益， 从而得到如图 10所示的只有一个纵模的基频光， 本实施例中， 第二腔镜 104和第一腔镜 104
对基频光的部分反射率以在镜腔 5、 镜腔 6和镜腔 7中形成稳定的驻波场为准， 驻波场 5和驻波场 7中基频光的相对光强图与驻波场 3中的基频光的相对光强 图相同， 驻波场 6中的基频光的相对光强图与驻波场 4中基频光的相对光强图 相同， 在此不再赘述。
一个实施例中， 如图 12所示， 在倍频晶体 1 05与输出耦合镜 1 06之间设置 一块与倍频晶体 1 05配合使用和频晶体 1 05 , 以生成三倍频光， 图 12为本发明 又一个实施例中激光处理装置的结构示意图， 如图 12所示， 波长转换单元包 括倍频晶体 1 05和匹配和频晶体 1 05 倍频晶体 1 05和匹配和频晶体 1 05 分别 釆用 I类和 II类相位匹配的 10匪的 LB0晶体， 激光晶体釆用 12mm掺杂 0. 6%的 N d离子的 YV04晶体， 其中第一腔镜 1 04镀一层对 532讓和 355讓高反射以及对 106 4讓的基频光部分透射的光学介质， 输入耦合镜 102和第一腔镜 104之间的空间 为镜腔 8 , 镜腔 8的长度 L8为 75匪， 输出耦合镜 1 06和第一腔镜 104之间的空间 为镜腔 9 , 镜腔 9的长度 L9为 39mm, 在镜腔 8和镜腔 9中分别形成驻波场 8和驻波 场 9 , 图 1 3为本发明又一个实施例中驻波场 8中基频光的相对光强图， 图 14为 本发明又一个实施例中驻波场 9中基频光的相对光强图， 其中， 驻波场 8如图 1 3所示， 驻波场 9如图 14所示， 图 15为本发明又一个实施例中基频光的增益强 度曲线， 驻波场 8和驻波场 9中相同波长的基频光按照如图 15所示的增益强度 曲线被激光晶体 1 03增益， 增益后的基频光的相对光强为该波长在驻波场 8的 相对光强、 驻波场 9中的相对光强和增益强度三者的乘积， 从而在整个谐振腔 内得到如图 16所示的单纵模的基频光， 图 16为本发明又一个实施例中增益后 的基频光的相对光强图， 该单纵模的基频光经过倍频晶体 105与和频晶体 105 ' 后被三倍频激发， 得到波长为 355nm的三倍频激光， 改变倍频晶体的种类或数 量， 还可以得到多倍频光， 包括四倍频光、 五倍频光以及以上倍数的多倍频 光。
一个实施例中， 将激光晶体 103与输入耦合镜 102—体制作， 将倍频晶体 1 05与输出耦合镜 1 06—体制作， 图 17为本发明又一个实施例中激光处理装置的
结构示意图， 如图 17所示， 其中， 第一腔镜 104对基频光部分透射， 输入耦合 镜 1 02和输出耦合镜 1 06基频光高反射， 以在第一腔镜 1 04与输入耦合镜 102之 间的镜腔 1 0形成基频光的驻波场， 以及在第一腔镜 1 04与输出耦合镜 1 06之间 的镜腔 1 1形成基频光的驻波场， 为了减少激光处理装置对泵浦光和倍频光或 多倍频光的损耗， 通常在输入耦合镜 1 02镀一层对基频光高反射的光学介质， 在输出耦合镜 106镀一层对倍频光或多倍频光高透射的光学介质， 以使倍频后 的激光束高效率的发射出去；
进一步的， 可以直接在激光晶体 1 03与泵浦装置 1 01相邻的侧面镀一层对 基频光高反射并对泵浦光高透射的光学介质， 在倍频晶体 1 05的输出的侧面镀 一层对基频光高反射并对倍频光或多倍频光高透射的光学介质， 从而减少基 频光的损耗与激光处理装置的生产成本。
进一步的， 波长转换单元还可以为 1个或 2个及以上的和频晶体的组合， 或为 1个及以上的倍频晶体的组合， 或 1个及以上的和频晶体与 1个及以上的倍 频晶体的组合， 根据所需要的倍频光的频率和功率来选择组合。
上述各实施例中， 第一腔镜的部分透射可以通过现有技术中的光学介质 的镀膜技术来实现， 在此不再赘述； 可以根据实际需要生成的倍频光来选择 相应的波长转换单元， 除上述的磷酸氧钛钾 KTP晶体和三硼酸锂 LB0晶体之外 , 波长转换单元还可以选择偏硼酸钡 BB0晶体、 硼酸铋 B I B0晶体、 碑酸氧钛 4如 RT P晶体、 砷酸钛氧钾 KTA晶体、 磷酸二氢钾 KDP晶体、 周期性极化铌酸锂 PPLN晶 体和周期极化磷酸氧钛钾 PPKTP晶体等周期极化晶体， 通过设置不同的晶体类 型和数量来获取相应的倍频光或多倍频光。
综合上述实施例可知， 在本发明的实施例中， 通过在第一腔镜上镀一层 对基频光部分透射的光学介质， 使基频光在第一腔镜两侧的镜腔内上分别形 成包括多种波长的基频光的驻波场， 按照设计目标对激光处理装置各腔镜长 度与镜片曲率确定后， 根据公式（1)细微调整各镜腔的长度以得到包括所需要 波长的驻波场， 各个驻波场中波长均相等的基频光将被激光晶体按照增益强
度曲线振荡增益， 通常可以在整个谐振腔内得到单频的基频光， 该单频的基 频光经过倍频晶体倍频之后得到功率稳定的倍频光， 本发明实施例提高了倍 频光或多倍频光的功率稳定性， 而且并不需要对现有的激光处理装置做太多 的改动。
图 18为本发明实施例激光显示光源的结构示意图， 如图 18所示， 本发明 实施例中的激光显示光源包括泵浦光发射器 1 01和激光处理装置， 泵浦光发 射器用于输出泵浦光， 激光处理装置采用如图 1所示的结构， 激光处理装 置还可以采用上述实施例中其它的结构， 在此不再赘述。
进一步的， 本发明实施例中的激光显示光源可以应用于激光显示电视 等激光显示终端中， 激光显示电视包括泵浦光发射器、 激光处理装置和显示 屏，激光显示电视中的泵浦光发射器输出泵浦光，激光处理装置中腔室的输 入耦合透镜 1 02接收泵浦光， 泵浦光被激光晶体 1 03吸收后发生自发辐射与受 激辐射， 输出基频光， 该基频光经过输入耦合镜 1 02和输出耦合镜 1 06之间的 反射而被激光晶体 103反复振荡增益， 逐渐增益为基频光的光束， 第一腔镜 10 4与输入耦合镜 102之间的空间为镜腔 1 , 第一腔镜 1 04与输出耦合镜 106之间的 空间为镜腔 2 , 第一腔镜 1 04对基频光部分透射的透射率可以根据实际情况设 置， 以满足形成基频光的驻波场的条件为准， 以在镜腔 1和镜腔 2里分别形成 包括多种频率的基频光的驻波场 1和驻波场 2 , 如图 5所示， 驻波场 1和驻波场 2 中波长相同的基频光被激光晶体 102增益， 增益后的基频光的相对光强为该波 长在驻波场 1的相对光强、 驻波场 2中的相对光强和增益强度三者的乘积， 由 于整个谐振腔内的基频光的频率间隔增大， 使驻波场 1和驻波场 2中的波长相 等的基频光数量已经很少， 而且， 由于激光晶体对不同波长的基频光的增益 强度符合洛伦兹曲线， 所以， 通常只有增益中心的基频光才能被高增益， 其 它波长的基频光将被消耗掉， 从而选择出单纵模的基频光， 在图 5中， 只有波 长为 1064腿的基频光被高增益， 该单纵模的基频光经过倍频晶体 105的倍频，
由于只有单纵模的基频光被倍频， 因此， 避免了绿光问题， 可以得到功率稳 定的倍频光， 该倍频光的波长为 532nm, 该功率稳定的倍频激光用于在显示屏 上显示亮度、 清晰度稳定的视频图像， 提高了激光显示电视等激光显示终端 的视频图像的显示效果。
图 19为本发明实施例激光处理方法的流程图。 如图 19所示， 激光处理方 法的流程可以包括如下步骤：
步骤 1901、 部分透射基频光。
在本发明实施例中， 可以采用上述任意一种激光处理装置来实现该方 法， 在此以如图 1所示的激光处理装置为例来介绍本发明实施例的技术方案， 腔室中的第一腔镜 1 04对腔室的接收端接收的泵浦光进行部分透射和部分反 射， 然后进入步骤 1902。
步骤 1902、 将部分透射后的基频光波长转换输出激光。
第一腔镜 1 04对腔室的接收端接收的泵浦光进行部分透射和部分反射后， 泵浦光将在镜腔 1和镜腔 2里分别形成包括多种频率的基频光的驻波场 1和驻 波场 2 , 驻波场 1和驻波场 2中相同波长的基频光将按照如图 4所示的增益强度 在激光晶体 102中得到增益， 基频光的增益强度曲线为洛伦兹曲线， 由于激光 晶体对不同波长的基频光的增益强度符合洛伦兹曲线， 所以， 通常只有增益 中心的基频光才能被高增益， 其它波长的基频光将被消耗掉， 从而选择出单 纵模的基频光， 在图 5中， 只有单纵模的基频光经过作为波长转换单元的倍频 晶体 105的倍频， 由于只有单纵模的基频光被倍频， 因此， 避免了绿光问题， 可以得到功率稳定的激光。
一个实施例中， 所述部分透射基频光通过加膜或镀层的凸透镜、 凹透镜、 平面镜、 柱透镜或非球面镜作为第一腔镜对基频光部分透射。
进一步的， 设置为 1个或 2个及以上的和频晶体的组合， 或为 1个及以上的 倍频晶体的组合， 或 1个及以上的和频晶体与 1个及以上的倍频晶体的组合， 根据所需要的倍频光的频率和功率来选择组合。
以上所述的具体实施方式， 对本发明的目的、 技术方案和有益效果进行 了进一步详细说明， 所应理解的是， 以上所述的实施例仅为本发明的具体实 施方式而已， 并不用于限定本发明的保护范围， 凡在本发明的精神和原则之 内， 所做的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明的保护范围之 内。
Claims (10)
- 权 利 要 求 书1、 一种激光处理装置， 其特征在于， 包括：腔室， 所述腔室的输入端接收泵浦光； 所述腔室内设置激光晶体、 波长 转换单元， 所述激光晶体将泵浦光激发后生成基频光， 所述波长转换单元将 所述基频光进行波长转换后输出激光；所述激光晶体和波长转换单元之间设置第一腔镜， 所述第一腔镜用于部 分透射基频光；所述腔室的输入端对所述泵浦光高透射， 对所述基频光高反射， 和 /或对 所述激光高反射；所述腔室的输出端对所述基频光高反射和 /或对所述激光高透射。
- 2、 根据权利要求 1所述的激光处理装置， 其特征在于， 所述第一腔镜包 括： 加部分透光膜或镀层的凸透镜、 IHJ透镜、 平面镜、 柱透镜或非球面镜。
- 3、 根据权利要求 1或 2所述的激光处理装置， 其特征在于， 所述波长转换 单元是 1个或 2个及以上的和频晶体、 1个及以上的倍频晶体、 或 1个及以上的 和频晶体与 1个及以上的倍频晶体的组合。
- 4、 根据权利要求 3所述的激光处理装置， 其特征在于：所述波长转换单元包括：磷酸氧钛钾 KTP晶体， 三硼酸锂 LB0晶体、 偏硼酸钡 BB0晶体、 硼酸铋 BIB0 晶体、 磷酸氧钛 4如 RTP晶体、 砷酸钛氧钾 KTA晶体、 磷酸二氢钾 KDP晶体、 周期 性极化铌酸锂 PPLN晶体和 /或周期极化磷酸氧钛钾 PPKTP晶体。
- 5、 根据权利要求 1所述的激光处理装置， 其特征在于： 所述的激光处理 装置还包括：光学透镜， 设置在所述第一腔镜和所述激光晶体之间， 和 /或设置在所述 第一腔镜和所述波长转换单元之间， 用于增大或减小所述激光的光束直径。
- 6、 根据权利要求 1所述的激光处理装置， 其特征在于： 还包括： 第二腔镜， 部分透射基频光， 所述第二腔镜至少为一片， 设置在所述第 一腔镜与所述激光晶体之间。
- 7、 一种激光显示光源， 包括输出泵浦光的泵浦光发射器， 还包括如权利 要求 1至 6任一所述的激光处理装置。
- 8、 一种激光处理方法， 包括： 接收泵浦光； 激发泵浦光生成基频光； 其特征在于， 所述方法还包括：部分透射基频光；将部分透射后的基频光波长转换输出激光；所述泵浦光的接收端对所述泵浦光高透射， 对所述基频光高反射， 和 /或 对所述激光高反射；所述激光的输出端对所述基频光高反射和 /或对所述激光高透射。
- 9、 根据权利要求 8所述的激光处理方法， 其特征在于， 所述部分透射基 频光通过加膜或镀层的凸透镜、 IHJ透镜、 平面镜、 柱透镜或非球面镜对所述 基频光部分透射。
- 1 0、 根据权利要求 8或 9所述的激光处理方法， 其特征在于， 所述将过滤 后的基频光波长转换输出激光包括：设置 1个或 2个及以上的和频晶体、 一个及以上的倍频晶体、 或一个及以 上的和频晶体与一个及以上的倍频晶体的组合对所述基频光进行波长转换。
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 266555, No. 218, Bay Road, Qingdao economic and Technological Development Zone, Shandong Patentee after: Hisense Visual Technology Co., Ltd. Address before: 266555, No. 218, Bay Road, Qingdao economic and Technological Development Zone, Shandong Patentee before: QINGDAO HISENSE ELECTRONICS Co.,Ltd. |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |