CN104538834A - 高功率微型自倍频激光器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种激光器，具体地说，涉及一种微型封装自倍频激光器，本发明提供了一种将激光自倍频晶体与激光二极管管芯有效的封装在同一热沉上，生产出小尺寸、高光束质量的全新概念高功率微型封装自倍频激光器，其包括半导体巴条、热沉、自倍频晶体，半导体巴条和自倍频晶体固定在热沉上，自倍频晶体的尺寸大于半导体巴条出光面的尺寸，半导体巴条发出的光束直接耦合进自倍频晶体中经自倍频晶体输出，本发明的高功率微型自倍频激光器实现了高功率、高效率新概念激光器，极大的提高了激光器的输出功率和效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种激光器，具体地说，涉及一种微型封装自倍频激光器。
背景技术
高功率全固态激光器在可调谐泵浦源、激光医疗、微细加工、光电对抗等国民经济和国防建设中发挥越来越重要的作用。这些方面的应用既要求激光器在尺寸和重量方面尽可能的小，又要求激光的输出功率尽可能高。最佳实用的方式是制作出价格低廉的高功率半导体激光，遗憾是对于某些波长半导体，比如绿蓝半导体激光，由于半导体自身材料的缺陷，使制作激光器的成本很高，并且在高功率方面，由于这些半导体转换效率低，激光器散热处理能力有限，很难做到巴条和叠阵封装形式。对于激光自倍频晶体来说，晶体自身的泵浦吸收系数低，吸收效率差，晶体输出激光功率低，柱面镜压窄半导体光束发散角技术的应用，使入射到晶体上的泵浦功率密度大幅增加，提高晶体的输出效率。近红外半导体激光技术的快速发展，大功率、低成本半导体已经成为主流，比如808nm巴条。
发明内容
本发明克服上述缺陷，提供了一种将激光自倍频晶体与激光二极管管芯有效的封装在同一热沉上，生产出小尺寸、高光束质量的全新概念高功率微型封装自倍频激光器。
本发明的高功率微型自倍频激光器的技术方案是这样的：其包括半导体巴条、热沉、自倍频晶体，半导体巴条和自倍频晶体固定在热沉上，自倍频晶体的尺寸大于半导体巴条出光面的尺寸，半导体巴条发出的光束直接耦合进自倍频晶体中经自倍频晶体输出。
优化地，半导体巴条和自倍频晶体之间设置柱面镜，半导体巴条发出的光束通过柱面镜耦合进自倍频晶体中经自倍频晶体输出。
优化地，半导体巴条设置为巴条封装形式，或者设置为多个巴条并排组成的叠阵封装形式。
优化地，巴条发光面与自倍频晶体入射面的距离小于1毫米。
优化地，自倍频晶体横截面切割成与巴条发光面相匹配。
优化地，自倍频晶体的长度设置为毫米或者亚毫米级。
优化地，自倍频晶体输入端镀有基频光和倍频光高反膜，输出端镀有基频光高反膜和倍频光增透膜。
优化地，自倍频晶体较宽的一侧镀金属膜，镀金属膜的一面固定在热沉上。
优化地，自倍频晶体的输入端和激光二极管管芯的距离设置为小于等于1毫米，且使激光二极管管芯发光光束方向垂直于晶体输入端。
优化地，自倍频晶体设置为微米级别。
本技术方案的高功率微型自倍频激光器，将激光二极管巴条和激光自倍频晶体封装同一散热热沉上，无需两套散热系统分别对巴条和晶体散热，在很大程度上减小了激光器系统的尺寸，目前绿光和蓝光激光器价格相当高，在短时间内，难以降低成本，而本发明涉及的微型封装激光器所用物料市场价格低廉，并且可以大批量的生产，可以替代市面绿蓝激光器。本技术方案并且实现了高功率激光输出，激光器的输出功率在一定程度上随着泵浦功率的增加而增大，采用高功率巴条会获得更高功率的激光输出。且在激光器后加装透镜准直和光纤耦合输出，可以实现光束的任意变换。
本技术方案的高功率微型自倍频激光器，其包括半导体巴条、热沉、自倍频晶体，半导体巴条和自倍频晶体固定在热沉上，自倍频晶体的尺寸大于半导体巴条出光面的尺寸，半导体巴条和自倍频晶体之间设置柱面镜，半导体巴条发出的光束通过柱面镜耦合进自倍频晶体中经自倍频晶体输出。半导体巴条设置为巴条封装形式，或者设置为多个巴条并排组成的叠阵封装形式。巴条发光面与自倍频晶体入射面的距离小于1毫米。自倍频晶体横截面切割成与巴条发光面相匹配。自倍频晶体的长度设置为毫米或者亚毫米级。本技术方案将激光二极管巴条输出光束通过柱面镜压窄入射到毫米或者亚毫米级别的激光晶体上，并将两者封装在同一散热热沉上，即可以解决绿蓝半导体激光大功率输出问题，又可以解决大功率绿蓝激光器尺寸大的问题，从而实现微型化、大功率密度激光输出。本技术方案实现了高效率激光输出：高功率半导体巴条通过柱面镜快轴准直压窄后，在晶体上的有效泵浦吸收效率明显增加，大大的提高了激光的输出效率和功率。并且在激光器后加装透镜准直和光纤耦合输出，可以实现光束的任意变换。本技术方案还实现了体积小：将激光二极管巴条和激光晶体封装同一散热热沉上，无需两套散热系统分别对巴条和晶体散热，在很大程度上减小了激光器系统的尺寸。本技术方案还实现了成本低：目前绿光和蓝光激光器价格相当高，在短时间内，难以降低成本，而本发明涉及的微型封装激光器所用物料市场价格低廉，并且可以大批量的生产，可以替代市面绿蓝激光器。
本技术方案的高功率微型自倍频激光器在自倍频晶体输入端镀有基频光和倍频光高反膜，输出端镀有基频光高反膜和倍频光增透膜，晶体端面可以直接作腔镜，这样的光处理效果非常好。
本技术方案高功率微型自倍频激光器自倍频晶体较宽的一侧镀金属膜，镀金属膜的一面固定在热沉上，自倍频晶体较宽的一侧镀金属膜，镀金属膜的一面固定在热沉上，两者连接处热沉表面粗糙度小，有利于晶体废热的快速散掉。
本技术方案高功率微型自倍频激光器自倍频晶体的输入端和激光二极管管芯的距离设置为小于等于1毫米，且使激光二极管管芯发光光束方向垂直于晶体输入端，晶体长度根据管芯发光功率和最终输出激光功率确定，激光二极管管芯发出的较差光束质量的激光耦合进晶体后，经自倍频晶体自身组成的谐振腔振荡，输出高光束质量的TEM00模。
本技术方案高功率微型自倍频激光器，自倍频晶体设置为微米级别，可以有效的抑制激光腔多个模式振荡，可以实现单模激光和低噪声输出。
本发明的高功率微型自倍频激光器实现了高功率、高效率新概念激光器，极大的提高了激光器的输出功率和效率。
附图说明
图1是本发明的微型封装自倍频激光器的结构示意图；
图2是本发明的实施例3的结构示意图；
图3是本发明的实施例1的结构示意图；
图4是本发明的实施例2的结构示意图。
1-巴条、2-柱面镜、3-自倍频晶体、4-热沉、5-单一巴条激光器、6-叠阵封装激光器。
具体实施方式
实施例1：
本实施例的高功率微型自倍频激光器其包括半导体单一巴条激光器5、热沉4、自倍频晶体3，单一巴条激光器5和自倍频晶体3固定在热沉4上，自倍频晶体3的尺寸大于单一巴条激光器5出光面的尺寸，半导体巴条发出的光束直接耦合进自倍频晶体3中经自倍频晶体输出。半导体巴条设置为单一巴条封装形式，巴条发光面与自倍频晶体入射面的距离小于1毫米。自倍频晶体横截面切割成与巴条发光面相匹配。自倍频晶体的长度设置为毫米或者亚毫米级。自倍频晶体输入端镀有基频光和倍频光高反膜，输出端镀有基频光高反膜和倍频光增透膜。自倍频晶体较宽的一侧镀金属膜，镀金属膜的一面固定在热沉上。自倍频晶体的输入端和激光二极管管芯的距离设置为小于等于1毫米，且使激光二极管管芯发光光束方向垂直于晶体输入端。
实施例2：
本实施例的微型封装自倍频激光器其包括半导体巴条1、热沉4、自倍频晶体3，半导体巴条1和自倍频晶体3固定在热沉4上，自倍频晶体3的尺寸大于半导体巴条1出光面的尺寸，半导体巴条和自倍频晶体之间设置柱面镜2，半导体巴条发出的光束通过柱面镜2耦合进自倍频晶体3中经自倍频晶体3输出。半导体巴条设置为单一巴条激光器5封装形式。巴条发光面与自倍频晶体3入射面的距离小于1毫米。自倍频晶体横截面切割成与巴条发光面相匹配。自倍频晶体的长度设置为毫米或者亚毫米级。自倍频晶体输入端镀有基频光和倍频光高反膜，输出端镀有基频光高反膜和倍频光增透膜。自倍频晶体较宽的一侧镀金属膜，镀金属膜的一面固定在热沉上。自倍频晶体的输入端和激光二极管管芯的距离设置为小于等于1毫米，且使激光二极管管芯发光光束方向垂直于晶体输入端。自倍频晶体设置为微米级别，本实施例采用的是单个巴条的封装形式。
实施例3：
本实施例和实施例1的区别在于，本实施例的巴条设置为多个巴条并排组成的叠阵封装激光器6形式，自倍频晶体3的输入端的激光器的距离设置为0.9毫米。
实施例4：
实施例3和实施例:2的区别在于，本实施例的自倍频晶体的输入端的激光器管芯的距离设置为0.8毫米，本实施例的巴条设置为叠阵封装激光器形式。
以上所述仅为本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅限于上述实施方式，凡是属于本发明原理的技术方案均属于本发明的保护范围。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明的原理的前提下进行的若干改进或润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种高功率微型自倍频激光器，其特征在于：其包括半导体巴条、热沉、自倍频晶体，半导体巴条和自倍频晶体固定在热沉上，自倍频晶体的尺寸大于半导体巴条出光面的尺寸，半导体巴条发出的光束直接耦合进自倍频晶体中经自倍频晶体输出。
2.根据权利要求1所述的高功率微型自倍频激光器，其特征在于：半导体巴条和自倍频晶体之间设置柱面镜，半导体巴条发出的光束通过柱面镜耦合进自倍频晶体中经自倍频晶体输出。
3.根据权利要求1所述的高功率微型自倍频激光器，其特征在于，半导体巴条设置为巴条封装形式，或者设置为多个巴条并排组成的叠阵封装形式。
4.根据权利要求1所述的高功率微型自倍频激光器，其特征在于，巴条发光面与自倍频晶体入射面的距离小于1毫米。
5.根据权利要求1所述的高功率微型自倍频激光器，其特征在于，自倍频晶体横截面切割成与巴条发光面相匹配。
6.根据权利要求1所述的高功率微型自倍频激光器，其特征在于，自倍频晶体的长度设置为毫米或者亚毫米级。
7.根据权利要求1所述的高功率微型自倍频激光器，其特征在于，自倍频晶体输入端镀有基频光和倍频光高反膜，输出端镀有基频光高反膜和倍频光增透膜。
8.根据权利要求1所述的高功率微型自倍频激光器，其特征在于，自倍频晶体较宽的一侧镀金属膜，镀金属膜的一面固定在热沉上。
9.根据权利要求1所述的高功率微型自倍频激光器，其特征在于，自倍频晶体的输入端和激光二极管管芯的距离设置为小于等于1毫米，且使激光二极管管芯发光光束方向垂直于晶体输入端。
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