CN106058633A - 一种双波长激光器 - Google Patents

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马长勤
韩学坤
亓玉凯
贾玉昌
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Abstract

本发明涉及一种双波长激光器。该激光器由双芯激光二极管、聚焦透镜、光学晶体、表面介质膜组成，可实现红外光（887nm、905nm、936nm、946nm)和绿光（530nm、532nm、545nm)的激光输出。该激光器具有结构紧凑、适用范围广、设计简单、成本低以及适合产业化生产的特点。

Description

一种双波长激光器
技术领域
本发明属于激光技术领域，特别涉及一种产生双波长激光的激光器。
背景技术
近年来,干涉彩虹全息、精细激光光谱、差分吸收激光雷达(DIAL)、激光医学、激光显示等越来越多的领域都表现出了对双波长激光器的需求,全固态双波长激光器由于它具有结构紧凑、体积小、功率高、而且覆盖的波段也尤为重要等优点,使得全固态双波长激光器在某些应用领域中比传统的双波长激光器更有优势,因此,全固态双波长激光器近年来已经成为国际上一个热门的研究课题。红外激光和绿色激光在军用、警用武器枪瞄领域有着重要的应用，使用这两种激光时行定位瞄准，可满足全开候使用要求。目前的激光枪瞄产品核心采用分离设计，需要两套独立的光学系统来输出两种波长，导致结构复杂，成本增加，影响可靠性、实用性和适用范围。
发明内容
本发明针对双波长激光器的不足和重要需求，提供了一种双波长激光器。
本发明的技术方案如下：
一种双波长激光器，其特征在于，包括沿光路依次排列的双芯激光二极管、聚焦透镜、光学晶体，在光学晶体的入光面和出光面分别设有对红外光和绿光透射，对其他光反射的表面介质膜。可实现红外光（887nm、905nm、936nm、946nm)和绿光（530nm、532nm、545nm)的激光输出。
所述双芯激光二极管（DLD）各发出一路808nm波长的光。
所述光学晶体按通光方向切割为圆柱形或者长方体。
所述光学晶体通光方向长度为0.1-20 mm；优选长度为1-10mm，进一步优选长度为4-8mm。
所述光学晶体为自倍频激光晶体，或由激光晶体与非线性光学晶体胶合组成。
所述的自倍频激光晶体为Nd:YCOB，或Nd:GdCOB，钕离子的掺杂浓度为0.1-30at%；优选的钕离子掺杂浓度为8-15at%。
所述的激光晶体为Nd:YVO4或Nd:GdVO4, 钕离子掺杂浓度为0.1-5at%,优选的钕离子掺杂浓度为1-3at%；所述的非线性光学晶体为KTiOPO4。
所述的聚焦透镜焦距长为1mm～100mm，优选的焦距长为5~30mm。
所述的光学晶体两个透光面的表面介质膜分以下两部分：
红外光部分，面对双芯激光二极管的通光面镀808nm、1060~1100nm高透射介质膜和887nm～946nm高反射的介质膜，背对双芯激光二极管的通光面镀以对887nm～946nm部分反射的介质膜和1060~1100nm高透过的介质膜；
绿光部分，面对双芯激光二极管的通光面镀808nm高透射介质膜和1060~1100nm、530~545nm高反射的介质膜，背对双芯激光二极管的通光面镀以对1060~1100nm高反射的介质膜和530~545nm高透过的介质膜。
本发明提出了在同一套光学系统下实现红外和可见两种激光的设计方案，使得光路简化，体积缩小，重量减轻，可靠性提高。这对于激光枪瞄的轻量化，高效化具有特别重要的应用意义。
附图说明
图1为本发明一个实施例的结构示意图；
图2为本发明另一个实施例的结构示意图。
图中标记说明如下：1. 双芯激光二极管，3. 聚焦透镜，4.光学晶体，5. 红外光（887nm、905nm、936nm、946nm)，6. 绿光（530nm、532nm、545nm)，7.第一膜层，8.第二膜层，9.第三膜层，10.第四膜层，11.NdYVO4晶体，12.KTP晶体，13.紫外胶。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述，但不限于此。
实施例1：一种双波长激光器，包括沿光路依次排列的双芯激光二极管1（设有两个并列的管芯）、聚焦透镜3和自倍频激光晶体4，结构如图1所示。
所述的自倍频激光晶体4为Nd:YCOB晶体，Nd掺杂浓度为8at%，通光方向长度为5mm，切割方向为自倍频产生530nm激光的相位匹配方向。在自倍频激光晶体4的两个通光面分别设有第一至第四膜层7-10。
红外光部分，面对双芯激光二极管的通光面镀808nm、1060~1100nm高透射介质膜和887nm～946nm高反射的介质膜，即第一膜层7；背对双芯激光二极管的通光面镀以对887nm～946nm部分反射的介质膜和1060~1100nm高透过的介质膜，即第二膜层8。
绿光部分，面对双芯激光二极管的通光面镀808nm高透射介质膜和1060~1100nm、530~545nm高反射的介质膜，即第三膜层9；背对双芯激光二极管的通光面镀以对1060~1100nm高反射的介质膜和530~545nm高透过的介质膜，即第四膜层10。
红外光部分和绿光部分是两个区域，分别对应双芯激光二极管1的两个管芯，两个区域的表面介质膜是分别镀膜的，镀其中一部分（区域）时，另一部分（区域）遮蔽。
双芯激光二极管1的一个管芯发出808nm泵浦光，经过聚焦透镜3，进入第一膜层7、自倍频激光晶体4和第二膜层8后，产生905nm红外光；
双芯激光二极管1的另一个管芯发出808nm泵浦光，经过聚焦透镜3，进入第三膜层9、自倍频激光晶体4和第四膜层10后，产生530nm（绿）激光；
905nm激光和530nm激光独立控制，可分别输出或共同输出。
实施例2：一种双波长激光器，包括双芯激光二极管1、聚焦透镜3、自倍频激光晶体4，沿光路依次排列，结构如图1所示。
自倍频激光晶体4为Nd:GdCOB晶体，Nd掺杂浓度为8at%，通光方向长度为5mm，切割方向为自倍频产生545nm激光的相位匹配方向。
在自倍频激光晶体4的两个通光面分别设有第一至第四膜层7-10：
红外光部分，面对双芯激光二极管的通光面镀808nm、1060~1100nm高透射介质膜和887nm～946nm高反射的介质膜，即第一膜层7；背对双芯激光二极管的通光面镀以对887nm～946nm部分反射的介质膜和1060~1100nm高透过的介质膜，即第二膜层8。。
绿光部分，面对双芯激光二极管的通光面镀808nm高透射介质膜和1060~1100nm、530~545nm高反射的介质膜，即第三膜层9；背对双芯激光二极管的通光面镀以对1060~1100nm高反射的介质膜和530~545nm高透过的介质膜，即第四膜层10。
双芯激光二极管1的一个管芯发出808nm泵浦光，经过聚焦透镜3，进入第一膜层7、自倍频激光晶体4和第二膜层8后，产生887nm红外光；
双芯激光二极管1的另一个管芯发出808nm泵浦光，经过聚焦透镜3，进入第三膜层9、自倍频激光晶体4和第四膜层10后，产生545nm激光；
887nm激光和545nm激光独立控制，可分别输出或共同输出。
实施例3：一种双波长激光器，包括双芯激光二极管1、聚焦透镜3、光学晶体4（由NdYVO4晶体11、紫外胶13、KTP晶体12依次相互粘结组成），沿光路依次排列，结构如图2所示。
光学晶体4为NdYVO4和KTP 组成的胶合晶体，NdYVO4晶体，Nd掺杂浓度为3at%，通光方向长度为0.5mm，切割方向为a方向。KTP晶体长度为2mm，切割方向为产生532nm绿光的方向。两者使用光学紫外胶13胶合或直接进行光胶胶合。
在光学晶体4的两个通光面分别设有第一至第四膜层7-10：
红外光部分，NdYVO4晶体11，面对双芯激光二极管的通光面镀808nm、1060~1100nm高透射介质膜和887nm～946nm高反射的介质膜，即膜层7；KTP晶体12，背对双芯激光二极管的通光面镀以对887nm～946nm部分反射的介质膜和1060~1100nm高透过的介质膜，即膜层8。。
绿光部分，NdYVO4晶体11，面对双芯激光二极管的通光面镀808nm高透射介质膜和1060~1100nm、530~545nm高反射的介质膜，即膜层9；KTP晶体12，背对双芯激光二极管的通光面镀以对1060~1100nm高反射的介质膜和530~545nm高透过的介质膜，即膜层10。
双芯激光二极管1的一个管芯发出808nm泵浦光，经过聚焦透镜3，进入膜层7、光学晶体4和膜层8后，产生905nm红外光；
双芯激光二极管1的另一个管芯发出808nm泵浦光，经过聚焦透镜3，进入膜层9、光学晶体4和膜层10后，产生532nm激光；
946nm激光和532nm激光独立控制，可分别输出或共同输出。
本发明涉及的术语说明：
1、DLD，双芯激光二极管的简称；
2、Nd:YCOB，钕掺杂硼酸钙氧钇的通用简称；
3、Nd:GdCOB，钕掺杂硼酸钙氧钆的通用简称；
4、Nd:YVO4，钕掺杂钒酸钇的通用简称；
5、Nd:GdVO4，钕掺杂钒酸钆的通用简称；
6、KTP，磷酸钛氧钾的通用简称。

Claims (9)

1.一种双波长激光器，其特征在于，包括沿光路依次排列的双芯激光二极管、聚焦透镜、光学晶体，在光学晶体的入光面和出光面分别设有对红外光和绿光透射，对其他光反射的表面介质膜。
2.如权利要求1所述的双波长激光器，其特征在于，所述双芯激光二极管各发出一路808nm波长的光。
3.如权利要求1所述的双波长激光器，其特征在于，所述光学晶体按通光方向切割为圆柱形或者长方体。
4.如权利要求1所述的双波长激光器，其特征在于，所述光学晶体通光方向长度为0.1-20 mm；优选长度为1-10mm，进一步优选长度为4-8mm。
5.如权利要求1所述的双波长激光器，其特征在于，所述光学晶体为自倍频激光晶体，或由激光晶体与非线性光学晶体胶合组成。
6.如权利要求5所述的双波长激光器，其特征在于，所述的自倍频激光晶体为Nd:YCOB，或Nd:GdCOB，钕离子的掺杂浓度为0.1-30at%；优选的钕离子掺杂浓度为8-15at%。
7.如权利要求5所述的双波长激光器，其特征在于，所述的激光晶体为Nd:YVO4或Nd:GdVO4, 钕离子掺杂浓度为0.1-5at%,优选的钕离子掺杂浓度为1-3at%；所述的非线性光学晶体为KTiOPO4。
8.如权利要求1所述的双波长激光器，其特征在于，所述的聚焦透镜焦距长为1mm～100mm，优选的焦距长为5~30mm。
9.如权利要求1所述的双波长激光器，其特征在于，所述的光学晶体两个透光面的表面介质膜分以下两部分：
红外光部分，面对双芯激光二极管的通光面镀808nm、1060~1100nm高透射介质膜和887nm～946nm高反射的介质膜，背对双芯激光二极管的通光面镀以对887nm～946nm部分反射的介质膜和1060~1100nm高透过的介质膜；
绿光部分，面对双芯激光二极管的通光面镀808nm高透射介质膜和1060~1100nm、530~545nm高反射的介质膜，背对双芯激光二极管的通光面镀以对1060~1100nm高反射的介质膜和530~545nm高透过的介质膜。
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