CN1237817A

CN1237817A - 一种蓝色激光器

Info

Publication number: CN1237817A
Application number: CN 98109139
Authority: CN
Inventors: 罗遵度
Original assignee: Fujian Institute of Research on the Structure of Matter of CAS
Current assignee: Fujian Institute of Research on the Structure of Matter of CAS
Priority date: 1998-05-28
Filing date: 1998-05-28
Publication date: 1999-12-08

Abstract

一种蓝色激光器，是利用半导体激光器泵浦具有非线性光学效应又包含产生激光的发光中心的激光晶体(非线性激光晶体)，如硼酸铝钇钕(简称NYAB)，产生1.06μm波段的基频激光和激发这种激光的未被吸收的0.75μm波段或0.8μm波段的半导体激光，通过晶体的非线性光学和频效应分别产生0.44μm波段或0.46μm波段的蓝色激光。晶体的通光方向为和频的相位匹配方向。这种激光器具有紧凑、易调整、可实用化等优点。

Description

一种蓝色激光器

本发明涉及激光器领域，特别是涉及一种用具有激光和非线性光学效应的非线性激光晶体产生蓝色激光的激光器件。

信息科学技术和产业是世纪之交和下个世纪初的一个关键技术和产业，其投入和产出都相当可观，是我国今后十到二十年里要大力发展的一个重点领域。为此，科学技术的一个紧迫的任务是为信息的录入、存储和显示研制更多高效、方便和价格合理的材料和器件。其中作为信息录入和显示用的激光光源及其工作物质占据一个特别重要的位置。由于光存储的信息密度与光波长的平方成反比，所以蓝色激光光源有很大的优越性。特别是LD泵浦的蓝光激光晶体和激光器的研制和生产已成为高新技术及其应用领域最受青睐的项目之一。当然，蓝色激光在激光彩色印刷和光谱等领域也是十分有用的。蓝色激光器虽然已有半导体激光直接输出蓝光、半导体激光通过非线性光学晶体的倍频或混频产生蓝色激光、Nd³⁺:YAG的946nm激光倍频产生蓝色激光和上转换激光产生蓝光等研究路线，世界各国已投入大量人力物力进行了多年的研究，但是目前尚未得到真正可以实用的结果。值得指出的是，半导体激光的倍频或混频用的铌酸钾晶体不但生长过程容易开裂、不易得到单畴化晶体，其加工也有许多问题。

本发明的目的就在于研究和寻找产生蓝色激光的新途径，从而带来蓝色激光器件的紧凑、易调整和可实用等优点。

实现本发明的技术方案是利用具有非线性光学效应的激光晶体(我们称为非线性激光晶体)的和频式自混频(SSFM)产生蓝色激光具体地说是利用0.8um或0.75μm半导体激光激发非线性激光晶体，通过与1.06μm基波激光混频输出0.46μm波段或0.44μm波段的蓝色激光。本发明所使用激光二极管输出的激光沿非线性激光晶体混频所要求的Ⅰ类或Ⅱ类相位匹配方向注入晶体(如附图所示)，在晶体的泵浦光输入端镀以介质膜，此介质膜对0.8μm波段或0.75μm波段半导体激光为高透过率，而对1.06μm基波激光混频输出0.46μm波段或0.44μm波段的蓝色激光为高反射率。0.46μm波段或0.44μm波段蓝色激光从右端的输出镜输出，此输出镜对1.06μm基波激光为高反射率，而对0.46μm波段或0.44μm波段的蓝色激光为高透过率。

如果本发明使用的非线性激光晶体为单轴晶体，则Ⅰ类相位匹配角度按下式计算：

\frac{λ_{3}}{λ_{1}} n^{o} (λ_{1}) + \frac{λ_{3}}{λ_{2}} n^{o} (λ_{2}) = n^{e} (λ_{3} . θ_{m}) = \frac{n^{o} (λ_{3}) n^{e} (λ_{3})}{{{[n^{o} (λ_{3})]}^{2} \sin^{2} θ_{m} + {[n^{e} (λ_{3})]}^{2} \cos^{2} θ_{m}}}

式中λ₁是基波激光的波长，λ₂是泵浦用的半导体激光器输出的激光波长，而λ₃为混频所产生的激光的波长，θ_m是相位匹配方向与光轴之间的夹角。n^o(λ₁),n^e(λ₁)(i=1,2,3 )分别是正常光和非常光的折射率。

本发明具有激光发生与和频一体化，又是利用技术上已经十分成熟并且商品化了的大功率半导体激光器作为唯一激发源，从而带来紧凑、易调整、可以实用化等优点。可见它是产生蓝色激光的新途径之一。

附图是一种蓝色激光器件的示意图，其中1是半导体激光器；2是激光的聚光系统；3是介质膜；4是非线性激光晶体；5是输出镜。

实施例：现结合附图来说明本发明方案当非线性激光晶体为硼酸铝钇钕(简称NYAB)时的典型实施例。图中1是0.8μm波段的半导体激光器；2是用来聚焦泵浦用半导体激光的聚光系统；3是对0.8μm波段的半导体激光为高透过率，而对1.06μm基波激光和混频输出0.46μm波段的蓝色激光为高反射率的介质膜；此介质膜一般直接镀在晶体的表面上；4是产生基波激光和产生两种激光混频作用的非线性激光晶体NYAB，该晶体的表面必须按照光学零件的高要求加工，例如，通光表面的平面度小于光圈；光洁度为V级；垂直度小于20秒，平行度小于10秒，晶体的通光方向为0.8μm波段激光与1.06μm波段激光的和频相位匹配方向，对NYAB晶体为θ_m=34°(准确数据应该根据准确的波长代入上述计算式计算)；5是对1.06μm基波激光为高反射率，而对0.46μm波段的蓝色激光为高透过率的输出镜。

从半导体激光器1输出的0.8μm波段的半导体激光，通过聚光系统2聚集成为微米级直径的细束通过介质膜3射入非线性激光晶体NYAB中，在NYAB晶体中激发出1.06μm的基波激光，这一基波激光在介质膜镜3与输出镜5之间多次来回反射，多次通过NYAB晶体，迅速增加其光强，形成一个功率或能量足够大的激光束。由于NYAB晶体的非线性光学效应，1.06μm的基波激光与从半导体激光器1射入而未被晶体吸收的0.8μm波段的半导体激光进行和频式的混频，由此产生的0.46μm波段的蓝色激光通过输出镜5输出。输出的激光光束的波长可以用棱镜单色仪或音光栅单色仪测量。

Claims

1、一种蓝色激光器，由半导体激光器(1)、聚光系统(2)、介质膜(3)、非线性激光晶体(4)和输出镜(5)所组成，其特征在于：该蓝色激光是通过非线性激光晶体的自和频效应产生0.46μm波段的蓝色激光。

2、一种蓝色激光器，由半导体激光器(1)、聚光系统(2)、介质膜(3)、非线性激光晶体(4)和输出镜(5)所组成，其特征在于：该蓝色激光是通过非线性激光晶体的自和频效应产生0.44μm波段的蓝色激光。

3、如权利要求1或2所述的蓝色激光器，其特征在于，所说的非线性激光晶体是指具有非线性光学效应又包含产生激光的发光中心的晶体。

4、如权利要求1所述的蓝色激光器，其特征在于：所说的0.46μm波段的蓝色激光是0.8μm波段的半导体激光和非线性激光晶体产生的1.06μm波段的基频激光之间的自和频效应产生的。

5、如权利要求2所述的蓝色激光器，其特征在于：所说的0.44μm波段的蓝色激光是0.75μm波段的半导体激光和非线性激光晶体产生的1.06μm波段的基频激光之间的自和频效应产生的。

6、如权利要求1或4所述的蓝色激光器，其特征在于：所说的0.46μm波段的蓝色激光可以是脉冲式的也可以是连续的，它取决于作为泵浦源的半导体激光是脉冲式的还是连续的。

7、如权利要求2或5所述的蓝色激光器，其特征在于：所说的0.44μm波段的蓝色激光可以是脉冲式的也可以是连续的，它取决于作为泵浦源的半导体激光是脉冲式的还是连续的。