CN107104361B - 一种半导体激光直接倍频的小型化蓝光激光器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半导体激光直接倍频的小型化蓝光激光器，包括：近红外半导体激光器、光束整形和耦合透镜组、PPLN晶体、谐振腔镜，其中：所述近红外半导体激光器包括近红外边发射半导体激光器、垂直腔面发射半导体激光器、光纤耦合输出的近红外半导体激光器；所述PPLN晶体为准相位匹配的周期极化晶体。本发明结构紧凑，体积小、重量轻、成本低；本发明采用准相位匹配的周期极化PPLN晶体实现倍频，具有较高的光光转化效率，能够获得较高功率的蓝色激光；本发明采用的近红外半导体激光器技术成熟，产品类型丰富，实用性强，便于推广使用。

Description

一种半导体激光直接倍频的小型化蓝光激光器

技术领域

本发明涉及一种小型化全固态激光器，特别涉及一种采用半导体激光直接倍频的蓝光全固态激光器。

背景技术

蓝色激光在生物光子学仪器、生物分析、光谱学、荧光激发成像、生物检测、激光医学和激光通讯等方面存在有重要的应用。同时，蓝光488nm也是传统的已获得广泛应用的Ar离子气体激光器的两个主要激光输出波长之一，与全固体激光器相比，气体激光器有寿命短、效率低、结构复杂以及运行成本高的缺点。因此，研究高效紧凑的小型化蓝色全固态激光产生技术在科研、医疗、显示等方面有着十分重要的意义。

目前，产生全固态蓝色激光的主要技术途径一般有：(1)采用蓝光半导体激光二极管(LD)经过光束整形后，直接发射。(2)利用半导体激光泵浦和非线性频率变换方式产生两束全固态激光，再通过光学和频手段实现蓝色激光输出。采用途径(1)的蓝光半导体激光器，虽然结构比较紧凑，体积小，但由于蓝色半导体量子阱芯片生长技术的限制，关键技术为国外公司垄断，因此制造成本非常高。例如：基于蓝光LD光束整形，功率200mW的488nm激光器售价达10万元。途径(2)是利用全固态激光的和频技术路线，其关键首先是产生两束不同波长的全固态激光，经过两束激光的功率配比，通过特殊的非线性晶体和频产生蓝色激光输出。该技术路线较为复杂，使用光学元器件多，成本高。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的全固态蓝光激光器存在问题，如：价格昂贵、性价比不高、系统复杂等缺点，发明一种采用技术较为成熟的近红外半导体激光，经光束整形后，通过PPLN晶体直接倍频产生蓝色激光的小型化全固态激光器。

本发明的目的可通过下述4个技术方案来实现：

方案一：

一种半导体激光直接倍频的小型化蓝光激光器，包括近红外半导体激光器1、光束整形和耦合透镜组、光束反射装置、PPLN晶体、热沉和温度控制器，所述光束整形和耦合透镜组置于近红外半导体激光器1的发射端一侧，光束整形和耦合透镜组的双面均镀有近红外激光增透膜，光束反射装置将从光束整形和耦合透镜组通过光束耦合到光学振荡腔中PPLN晶体，PPLN晶体置于光学振荡腔的光腰位置，经过光学振荡腔内振荡后形成蓝色激光输出，热沉设有三个，分别连接于近红外半导体激光器上以及PPLN晶体的两侧，近红外半导体激光器1的热沉以及PPLN晶体的热沉均连接温度控制器。

进一步，所述光束反射装置包括第一反射镜和第二反射镜，第一反射镜设于光束整形和耦合透镜组的后端，第二反射镜设于PPLN晶体的后端，第一反射镜和第二反射镜位置相对，均与入射光呈45°角放置，通过光束整形和耦合透镜组的光束从第一反射镜反射到第二反射镜，最终垂直反射至PPLN晶体内，第一反射镜镀有45°近红外激光高反膜，第二反射镜的反射面镀有45°近红外激光高反膜和蓝光增透膜，另一面镀有45°蓝光增透膜。

进一步，所述第二反射镜和PPLN晶体之间设有第一平凹镜，第一平凹镜的凹面朝向PPLN晶体，第一平凹镜的平面镀有蓝光激光和近红外激光的双波长增透膜，第一平凹镜的凹面镀有蓝光激光增透膜和近红外激光的部分增透膜；

PPLN晶体靠近第一平凹镜的凹面的端面镀有蓝光激光和近红外激光的双波长增透膜，另一端面镀有蓝光激光和近红外激光的双波长高反膜。

所述光学振荡腔由第一平凹镜的凹面和PPLN晶体上镀有蓝光激光和近红外激光的双波长高反膜的端面构成。

进一步，所述近红外半导体激光器包括近红外边发射半导体激光器或垂直腔面发射半导体激光器或光纤耦合输出的近红外半导体激光器。

进一步，所述温度控制器采用TEC半导体制冷片。

进一步，所述PPLN晶体为准相位匹配的周期极化晶体。

方案二：

一种半导体激光直接倍频的小型化蓝光激光器，包括近红外半导体激光器、光束整形和耦合透镜组、光束反射装置、PPLN晶体、热沉和温度控制器，所述光束整形和耦合透镜组置于近红外半导体激光器的发射端一侧，光束整形和耦合透镜组的双面均镀有近红外激光增透膜，光束反射装置将从光束整形和耦合透镜组通过的光束耦合到光学振荡腔中PPLN晶体，PPLN晶体置于光学振荡腔的光腰位置，经过光学振荡腔内振荡后形成蓝色激光输出，热沉设有三个，分别连接于近红外半导体激光器上以及PPLN晶体的两侧，近红外半导体激光器的热沉以及PPLN晶体的热沉均连接温度控制器。

进一步，所述光束反射装置包括第一反射镜和第二反射镜，第一反射镜设于光束整形和耦合透镜组的后端，第二反射镜设于PPLN晶体的后端，第一反射镜和第二反射镜位置相对，均与入射光呈45°角放置，通过光束整形和耦合透镜组的光束从第一反射镜反射到第二反射镜，最终垂直反射至PPLN晶体内，第一反射镜镀有45°近红外激光高反膜，第二反射镜的反射面镀有45°近红外激光高反膜和蓝光增透膜以及另一面镀有45°蓝光增透膜。

进一步，所述第二反射镜和PPLN晶体之间设有第一平凹镜，第一平凹镜的凹面朝向PPLN晶体，第一平凹镜的平面镀有蓝光激光和近红外激光的双波长增透膜，第一平凹镜的凹面镀有蓝光激光增透膜和近红外激光的部分增透膜；

第一平凹镜位于PPLN晶体的一端，PPLN晶体的另一端设有第二平凹镜，第二平凹镜的凹面镀有蓝光激光和近红外激光双波长高反射膜，第二平凹镜的凹面朝向PPLN晶体，PPLN晶体的两端面均镀有蓝光激光和近红外激光双波长增透膜。

所述光学振荡腔由第一平凹镜的凹面和第二平凹镜的凹面构成。

进一步，所述近红外半导体激光器包括近红外边发射半导体激光器或垂直腔面发射半导体激光器或光纤耦合输出的近红外半导体激光器。

进一步，所述温度控制器采用TEC半导体制冷片。

进一步，所述PPLN晶体为准相位匹配的周期极化晶体。

方案三：

一种半导体激光直接倍频的小型化蓝光激光器，包括近红外半导体激光器、光束整形和耦合透镜组、光束反射装置、PPLN晶体、热沉和温度控制器，所述光束整形和耦合透镜组置于近红外半导体激光器的发射端一侧，光束整形和耦合透镜组的双面均镀有近红外激光增透膜，光束经光束整形和耦合透镜组耦合到光学振荡腔中PPLN晶体，PPLN晶体置于光学振荡腔的光腰位置，经过光学振荡腔内振荡后形成蓝色激光输出，热沉设有三个，分别连接于近红外半导体激光器上以及PPLN晶体的两侧，近红外半导体激光器的热沉以及PPLN晶体的热沉均连接温度控制器。

进一步，所述光学振荡腔包括平面镜、第一平凹镜和PPLN晶体的镀反射膜端面构成，平面镜设于光束整形和耦合透镜组的后端，第一平凹镜设于平面镜后端，第一平凹镜与入射光呈小于45°角放置，第一平凹镜的凹面正对着PPLN晶体，平面镜镀有蓝光激光高反膜和近红外激光部分增透膜，第一平凹镜的平面镀有蓝光增透膜，第一平凹镜的凹面镀有近红外波长高反射膜和蓝光激光的增透膜；

PPLN晶体靠近第一平凹镜的端面镀有蓝光和近红外激光双波长增透膜，另一个端面镀有蓝光和近红外激光双波长高反射膜；

进一步，所述近红外半导体激光器包括近红外边发射半导体激光器或垂直腔面发射半导体激光器或光纤耦合输出的近红外半导体激光器。

进一步，所述温度控制器采用TEC半导体制冷片。

进一步，所述PPLN晶体为准相位匹配的周期极化晶体。

方案四：

一种半导体激光直接倍频的小型化蓝光激光器，包括近红外半导体激光器、光束整形和耦合透镜组、光束反射装置、PPLN晶体、热沉和温度控制器，所述光束整形和耦合透镜组置于近红外半导体激光器的发射端一侧，光束整形和耦合透镜组的双面均镀有近红外激光增透膜，激光束经光束整形和耦合透镜组耦合到光学振荡腔中PPLN晶体，PPLN晶体的两端设有平凹镜，PPLN晶体置于光学振荡腔中的光腰位置，经过PPLN晶体倍频后形成蓝色激光输出，热沉设有三个，分别连接于近红外半导体激光器上以及PPLN晶体的两侧，近红外半导体激光器的热沉以及PPLN晶体的热沉均连接温度控制器。

进一步，所述光学振荡腔包括第一反射镜、第二反射镜、第一平凹镜和第二平凹镜，第一反射镜设于光束整形和耦合透镜组的后端，第二反射镜置于第一反射镜后端，与第一反射镜位置相对。通过光束整形和耦合透镜组的光束从第一反射镜透过后到达第二反射镜，第一反射镜镀有近红外激光部分增透膜和蓝光高反膜，第二反射镜的反射面镀有近红外激光高反膜和蓝光高反膜；第二反射镜反射光的方向设有第一平凹镜，第一平凹镜的凹面朝向第二反射镜反射光的方向，第一平凹镜的凹面镀有蓝光激光和近红外激光的双波长高反膜；第一平凹镜反射光的方向设有第二平凹镜，第二平凹镜的凹面朝向第一平凹镜凹面反射光的方向，第二平凹镜的凹面镀有蓝光激光增透膜和近红外激光高反膜，平面镀有蓝光激光增透膜；

进一步，所述第一平凹镜和第二平凹镜之间设有PPLN晶体，PPLN晶体的两端面均镀有蓝光激光和近红外激光双波长增透膜，第一反射镜、第二反射镜、第一平凹镜和第二平凹镜构成光学振荡腔结构；

进一步，所述近红外半导体激光器包括近红外边发射半导体激光器或垂直腔面发射半导体激光器或光纤耦合输出的近红外半导体激光器。

进一步，所述温度控制器采用TEC半导体制冷片。

进一步，所述PPLN晶体为准相位匹配的周期极化晶体。

相对于现有技术，本发明所述的半导体激光直接倍频的小型化蓝光激光器具有以下优势：

1.本发明结构紧凑，装配简单，体积小；

2.本发明采用准相位匹配的周期极化PPLN晶体实现倍频，具有较高的光转化效率，能够获得较高功率的蓝色激光；

3.本发明的实现成本较低，采用技术成熟近红外LD芯片，产品类型丰富，便于推广使用。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例1中的结构示意图；

图2为本发明实施例2中的结构示意图；

图3为本发明实施例3中的结构示意图；

图4为本发明实施例4中的结构示意图；

附图标记说明：

1-近红外半导体激光器；2-光束整形和耦合透镜组；3-第一反射镜；4-第二反射镜；5-第一平凹镜；6-PPLN晶体；7-热沉；8-温度控制器；9-第二平凹镜。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

实施例1：

如图1所示，一种半导体激光直接倍频的小型化蓝光激光器，包括近红外半导体激光器1、光束整形和耦合透镜组2、光束反射装置、PPLN晶体、热沉7和温度控制器8，所述光束整形和耦合透镜组2置于近红外半导体激光器1的发射端一侧，光束整形和耦合透镜组2的双面均镀有近红外激光增透膜，激光束经光束整形和耦合透镜组2耦合到光学振荡腔中PPLN晶体，PPLN晶体6的两端设有光学振荡腔，PPLN晶体6置于光学振荡腔的光腰位置，经过光学振荡腔内振荡后形成蓝色激光输出，热沉7设有三个，分别连接于近红外半导体激光器1上以及PPLN晶体6的两侧，近红外半导体激光器1的热沉7以及PPLN晶体6的热沉7均连接温度控制器8。

所述光束反射装置包括第一反射镜3和第二反射镜4，第一反射镜3设于光束整形和耦合透镜组2的后端，第二反射镜4设于PPLN晶体的后端，第一反射镜3和第二反射镜4位置相对，均与入射光呈45°角放置，用于改变泵浦光的传播方向，通过光束整形和耦合透镜组2的光束从第一反射镜3反射到第二反射镜4，最终垂直反射至PPLN晶体内，第一反射镜3的反射面镀有45°近红外激光高反膜，第二反射镜4的反射面镀有45°近红外激光高反膜和蓝光增透膜，第二反射镜(4)的另一面镀有45°蓝光增透膜。

所述第二反射镜4和PPLN晶体6之间设有第一平凹镜5，第一平凹镜5的凹面朝向PPLN晶体，第一平凹镜5的平面镀有蓝光激光和近红外激光的双波长增透膜，第一平凹镜5的凹面镀有蓝光激光增透膜和近红外激光的部分增透膜；

PPLN晶体6靠近第一平凹镜5的凹面的端面镀有蓝光激光和近红外激光的双波长增透膜，另一端面镀有蓝光激光和近红外激光的双波长高反膜。所述光学振荡腔由第一平凹镜5的凹面和PPLN晶体6上镀有蓝光激光和近红外激光的双波长高反膜的端面构成。

所述温度控制器8采用TEC半导体制冷片。近红外LD和近红外半导体激光器1采用温度控制器8进行精确的温度控制。近红外半导体激光器1的温度控制器8可将温度控制在25±1℃，并可以0.1℃的精度调节温度。PPLN晶体6的温度控制器8可将温度控制范围在16～32℃，控制精度0.1℃。

所述PPLN晶体6为准相位匹配的周期极化晶体。

PPLN晶体6采用温度控制器8进行精确的温度控制，带温度控制器8的PPLN晶体6夹在上下两块热沉7中间形成三明治结构。

近红外半导体激光器1经过光束整形和耦合透镜组2准直，获得近红外波段的圆形光斑的高功率密度激光，利用相应的谐振腔原理对腔长和泵浦光的耦合输入系统进行计算，确定PPLN晶体6的最佳位置，确保PPLN晶体6对泵浦光的吸收达到最佳；同时考虑第一平凹镜5的曲率半径和镀膜，尽可能减小腔内损耗，获得较好的光束质量。

实施例2：

如图2所示，一种半导体激光直接倍频的小型化蓝光激光器，包括近红外半导体激光器1、光束整形和耦合透镜组2、光束反射装置、PPLN晶体、热沉7和温度控制器8，所述光束整形和耦合透镜组2置于近红外半导体激光器1的发射端一侧，光束整形和耦合透镜组2的双面均镀有近红外激光高透膜，光束经光束整形和耦合透镜组2和光束反射装置后耦合到光学振荡腔中PPLN晶体，PPLN晶体6的两端设有光学振荡腔，PPLN晶体6置于光学振荡腔的光腰位置，经过光学振荡腔内振荡后形成蓝色激光输出，热沉7设有三个，分别连接于近红外半导体激光器1上以及PPLN晶体6的两侧，近红外半导体激光器1的热沉7以及PPLN晶体6的热沉7均连接温度控制器8。

所述光束反射装置包括第一反射镜3和第二反射镜4。第一反射镜3设于光束整形和耦合透镜组2的后端，第二反射镜4设于PPLN晶体的后端，第一反射镜3和第二反射镜4位置相对，均与入射光呈45°角放置，用于改变泵浦光的传播方向，通过光束整形和耦合透镜组2的光束从第一反射镜3反射到第二反射镜4，最终垂直反射至PPLN晶体内，第一反射镜3的反射面镀有45°近红外激光高反膜，第二反射镜4的反射面镀有45°近红外激光高反膜和蓝光增透膜以及另一面镀有45°蓝光增透膜。

所述第二反射镜4和PPLN晶体6之间设有第一平凹镜5，第一平凹镜5的凹面朝向PPLN晶体，第一平凹镜5的平面镀有蓝光激光和近红外激光的双波长增透膜，第一平凹镜5的凹面镀有蓝光激光增透膜和近红外激光的部分增透膜；

第一平凹镜5位于PPLN晶体6的一端，PPLN晶体6的另一端设有第二平凹镜9，第二平凹镜9的凹面镀有蓝光激光和近红外激光双波长高反射膜，第二平凹镜9的凹面朝向PPLN晶体6，PPLN晶体6的两端面均镀有蓝光激光和近红外激光双波长增透膜；

所述光学振荡腔由第一平凹镜5的凹面和第二平凹镜9的凹面构成。

所述温度控制器8采用TEC半导体制冷片。近红外LD采用温度控制器8进行精确的温度控制。

所述PPLN晶体6为准相位匹配的周期极化晶体。

PPLN晶体6采用温度控制器8进行精确的温度控制，带温度控制器8的PPLN晶体6夹在上下两块热沉7中间形成三明治结构。

利用相应的谐振腔原理对腔长和激光输入/输出镜曲率进行计算，确定PPLN晶体6的最佳位置，当PPLN晶体6中心与振荡腔的光腰位置重合时晶体对泵浦光的吸收达到最佳；同时考虑第一平凹镜5的曲率半径和镀膜，尽可能减小腔内损耗，获得较好的光束质量。

实施例3：

如图3所示，一种半导体激光直接倍频的小型化蓝光激光器，包括近红外半导体激光器1、光束整形和耦合透镜组2、光束反射装置、PPLN晶体、热沉7和温度控制器8，所述光束整形和耦合透镜组2置于近红外半导体激光器1的发射端一侧，光束整形和耦合透镜组2的双面均镀有近红外激光增透膜，光束经光束整形和耦合透镜组2耦合到光学振荡腔中PPLN晶体，PPLN晶体6的两端设有光学振荡腔，PPLN晶体6置于光学振荡腔的光腰位置，经过光学振荡腔内振荡后形成蓝色激光输出，热沉7设有三个，分别连接于近红外半导体激光器1上以及PPLN晶体6的两侧，近红外半导体激光器1的热沉7以及PPLN晶体6的热沉7均连接温度控制器8。

所述光学振荡腔包括平面镜3、第一平凹镜5和PPLN晶体反射端面构成，平面镜3设于光束整形和耦合透镜组2的后端，第一平凹镜5设于平面镜3的后端，第一平凹镜5与入射光呈小于45°角放置，第一平凹镜5的凹面正对着PPLN晶体6，平面镜3镀有蓝光激光高反膜和近红外激光部分增透膜，第一平凹镜5的平面镀有蓝光增透膜，第一平凹镜5的凹面镀有近红外波长高反射膜和蓝光激光的增透膜，第一平凹镜5的凹面将LD激光呈一定角度反射入PPLN晶体6。

PPLN晶体6靠近第一平凹镜5的端面镀有蓝光和近红外激光双波长增透膜，另一个端面镀有蓝光和近红外激光双波长高反射膜；

平面镜3、第一平凹镜(5)与PPLN晶体6上镀有蓝光和近红外激光双波长高反射膜的端面形成光学振荡腔。

所述近红外半导体激光器1包括近红外边发射半导体激光器或垂直腔面发射半导体激光器或光纤耦合输出的近红外半导体激光器。

所述温度控制器8采用TEC半导体制冷片。近红外LD采用温度控制器8进行精确的温度控制。

所述PPLN晶体6为准相位匹配的周期极化晶体。

PPLN晶体6采用温度控制器8进行精确的温度控制，带温度控制器8的PPLN晶体6夹在上下两块热沉7中间形成三明治结构。

实施例4：

如图4所示，一种半导体激光直接倍频的小型化蓝光激光器，包括近红外半导体激光器1、光束整形和耦合透镜组2、光束反射装置、PPLN晶体、热沉7和温度控制器8，所述光束整形和耦合透镜组2置于近红外半导体激光器1的发射端一侧，光束整形和耦合透镜组2的双面均镀有近红外激光高透膜，激光束经光束整形和耦合透镜组2耦合入光学振荡腔中PPLN晶体，光学振荡腔腔结构使近红外激光能够多次通过PPLN晶体，形成高效率蓝色激光输出，热沉7设有三个，分别连接于近红外半导体激光器1上以及PPLN晶体6的两侧，近红外半导体激光器1的热沉7以及PPLN晶体6的热沉7均连接温度控制器8。

所述光学振荡腔包括第一反射镜3、第二反射镜4、第一平凹镜5和第二平凹镜9。第一反射镜3设于光束整形和耦合透镜组2的后端，第二反射镜4置于第一反射镜3后端，与第一反射镜3位置相对。第一反射镜3镀有近红外激光部分增透膜和蓝光高反膜，第二反射镜4的反射面镀有近红外激光高反膜和蓝光高反膜；第二反射镜4反射光的方向设有第一平凹镜5，第一平凹镜5的凹面反射面镀有蓝光激光和近红外激光的双波长高反膜；第一平凹镜5反射光的方向设有第二平凹镜9，第二平凹镜9的凹面镀有蓝光激光增透膜和近红外激光高反膜，第二平凹镜9的平面镀有蓝光激光增透膜。第一平凹镜5的凹面与第二平凹镜9凹面相对。

PPLN晶体6的两端面均镀有蓝光激光和近红外激光双波长增透膜。第一反射镜3、第二反射镜4、第一平凹镜5和第二平凹镜9构成振荡腔结构，使近红外激光多次通过PPLN晶体。

所述温度控制器8采用TEC半导体制冷片。近红外LD采用温度控制器8进行精确的温度控制。

所述PPLN晶体6为准相位匹配的周期极化晶体。

PPLN晶体6采用温度控制器8进行精确的温度控制，带温度控制器8的PPLN晶体6夹在上下两块热沉7中间形成三明治结构。PPLN晶体6放置在光学振荡腔的光腰位置。

本申请所述的光学振荡腔为包括近红外泵浦激光的共振腔。

其中附图中箭头方向表示为激光的发射路径。

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

另外，在阐述了具体细节以描述本发明的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本发明。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。

尽管已经结合了本发明的具体实施例对本发明进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。

本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、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)

1.一种半导体激光直接倍频的小型化蓝光激光器，其特征在于：包括近红外半导体激光器(1)、光束整形和耦合透镜组(2)、光束反射装置、PPLN晶体、热沉(7)和温度控制器(8)，所述光束整形和耦合透镜组(2)置于近红外半导体激光器(1)的发射端一侧，光束整形和耦合透镜组(2)的双面均镀有近红外激光增透膜，经光束反射装置，把通过光束整形和耦合透镜组(2)后的激光束耦合到光学振荡腔中PPLN晶体(6)，PPLN晶体(6)置于光学振荡腔的光腰位置，经过光学振荡腔内振荡后形成蓝色激光输出，热沉(7)设有三个，分别连接于近红外半导体激光器(1)上以及PPLN晶体(6)的两侧，近红外半导体激光器(1)的热沉(7)以及PPLN晶体(6)的热沉(7)均连接温度控制器(8)。

2.根据权利要求1所述的半导体激光直接倍频的小型化蓝光激光器，其特征在于：所述光束反射装置包括第一反射镜(3)和第二反射镜(4)，第一反射镜(3)设于光束整形和耦合透镜组(2)的后端，第二反射镜(4)设于PPLN晶体的后端，第一反射镜(3)和第二反射镜(4)位置相对，均与入射光呈45°角放置，通过光束整形和耦合透镜组(2)的光束从第一反射镜(3)反射到第二反射镜(4)，最终垂直反射至PPLN晶体内，第一反射镜(3)的反射面镀有45°近红外激光高反膜，第二反射镜(4)的反射面镀有45°近红外激光高反膜和蓝光增透膜，第二反射镜(4)的另一面镀有45°蓝光增透膜。

3.根据权利要求2所述的半导体激光直接倍频的小型化蓝光激光器，其特征在于：所述第二反射镜(4)和PPLN晶体(6)之间设有第一平凹镜(5)，第一平凹镜(5)的凹面朝向PPLN晶体，第一平凹镜(5)的平面镀有蓝光激光和近红外激光的双波长增透膜，第一平凹镜(5)的凹面镀有蓝光激光增透膜和近红外激光的部分增透膜；

PPLN晶体(6)靠近第一平凹镜(5)的凹面的端面镀有蓝光激光和近红外激光的双波长增透膜，另一端面镀有蓝光激光和近红外激光的双波长高反膜，第一平凹镜(5)的凹面和PPLN晶体(6)上镀有蓝光激光和近红外激光的双波长高反膜的端面形成光学振荡腔。

4.根据权利要求2所述的半导体激光直接倍频的小型化蓝光激光器，其特征在于：所述第二反射镜(4)和PPLN晶体(6)之间设有第一平凹镜(5)，第一平凹镜(5)的凹面朝向PPLN晶体，第一平凹镜(5)的平面镀有蓝光激光和近红外激光的双波长增透膜，第一平凹镜(5)的凹面镀有蓝光激光增透膜和近红外激光的部分增透膜；

第一平凹镜(5)位于PPLN晶体(6)的一端，PPLN晶体(6)的另一端设有第二平凹镜(9)，第二平凹镜(9)的凹面镀有蓝光激光和近红外激光双波长高反射膜，第二平凹镜(9)的凹面朝向PPLN晶体(6)；

PPLN晶体(6)的两端面均镀有蓝光激光和近红外激光双波长增透膜，第一平凹镜(5)的凹面和第二平凹镜(9)的凹面形成光学振荡腔。

5.根据权利要求2所述的半导体激光直接倍频的小型化蓝光激光器，其特征在于：第一反射镜(3)设于光束整形和耦合透镜组(2)的后端，第一平凹镜(5)设于第一反射镜(3)的后端，第一平凹镜(5)与入射光呈小于45°角放置，第一平凹镜(5)的凹面正对着PPLN晶体(6)，第一反射镜(3)镀有蓝光激光高反膜和近红外激光部分增透膜，第一平凹镜(5)的平面镀有蓝光增透膜，第一平凹镜(5)的凹面镀有近红外波长高反射膜和蓝光激光的增透膜；

PPLN晶体(6)靠近第一平凹镜(5)的端面镀有蓝光和近红外激光双波长增透膜，另一个端面镀有蓝光和近红外激光双波长高反射膜；

第一反射镜(3)、第一平凹镜(5)的凹面与PPLN晶体(6)上镀有蓝光和近红外激光双波长高反射膜的端面形成光学振荡腔。

6.根据权利要求2所述的半导体激光直接倍频的小型化蓝光激光器，其特征在于：所述光学振荡腔包括第一反射镜(3)、第二反射镜(4)、第一平凹镜(5)和第二平凹镜(9)，第一反射镜(3)设于光束整形和耦合透镜组(2)的后端，第二反射镜(4)置于第一反射镜(3)后端，与第一反射镜(3)位置相对，第一反射镜(3)镀有近红外激光部分增透膜和蓝光高反膜，第二反射镜(4)的反射面镀有近红外激光高反膜和蓝光高反膜；第二反射镜(4)反射光的方向设有第一平凹镜(5)，第一平凹镜(5)的凹面镀有蓝光激光和近红外激光的双波长高反膜；第一平凹镜(5)反射光的方向设有第二平凹镜(9)，第二平凹镜(9)的凹面镀有蓝光激光增透膜和近红外激光高反膜，第二平凹镜(9)的平面镀有蓝光激光增透膜，第一平凹镜(5)的凹面与第二平凹镜(9)凹面相对；

PPLN晶体(6)的两端面均镀有蓝光激光和近红外激光双波长增透膜，第一反射镜(3)、第二反射镜(4)、第一平凹镜(5)和第二平凹镜(9)构成振荡腔结构，使近红外激光多次通过PPLN晶体。

7.根据权利要求1所述的半导体激光直接倍频的小型化蓝光激光器，其特征在于：所述近红外半导体激光器(1)包括近红外边发射半导体激光器或垂直腔面发射半导体激光器或光纤耦合输出的近红外半导体激光器。

8.根据权利要求1所述的半导体激光直接倍频的小型化蓝光激光器，其特征在于：所述温度控制器(8)采用TEC半导体制冷片。

9.根据权利要求1～7任一项所述的半导体激光直接倍频的小型化蓝光激光器，其特征在于：所述PPLN晶体(6)为准相位匹配的周期极化晶体。

10.根据权利要求1、3～6任一项所述的半导体激光直接倍频的小型化蓝光激光器，其特征在于：所述的光学振荡腔为包括近红外泵浦激光的共振腔。

Images