CN203787758U - 一种基于极化晶体的紧凑型蓝光激光芯片 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于极化晶体的紧凑型蓝光激光芯片的设计和制备。激光晶体与极化晶体通过光胶或胶合的方法，粘成一体式激光芯片，并在该激光芯片前后端面的镀上特定的光学薄膜以形成激光谐振腔。该激光芯片便于大批量生产，具有低成本的特点；可以使用通过整形耦合系统后的半导体激光器直接泵浦该激光芯片，进而直接产生蓝光激光。该蓝光激光芯片可用于中、小功率输出的激光装置中，实现低成本，高易用性和高可靠性的蓝光激光输出。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于极化晶体的紧凑型蓝光激光芯片，属于晶体材料在光电领域的应用，可以应用于LD端面泵浦产生蓝光激光。
背景技术
蓝光激光广泛的应用于激光指示，激光枪瞄，海底通讯，激光制冷。激光医学以及激光显示等领域中。目前主要通过以下几种方式来获得蓝光激光：（1）蓝光激光二极管直接发射蓝光激光；（2）对0.9μm波段的激光二极管发射的激光进行直接倍频获得蓝光激光；（3）通过光纤上转换获得蓝光激光；（4）采用全固态激光技术获得蓝光激光。其中，方法（1）的激光发散角大，对温度敏感，波长不稳定，一定程度上限制了其应用；方法（2）的倍频效率低；方法（3）中由于目前能够获得蓝光输出的稀土高子主要是Tm3+和Pr3+两种。方法（4）在目前的应用中，整机系统体积较大，并且光路系统复杂，限制了其大批量生产和低成本应用。目前采用Nd:YVO4和KTP晶体光胶或胶合成的紧凑型绿光激光芯片已经成功获得商业应用。但是紧凑型蓝光激光芯片目前尚未商业化。本实用新型设计了一种可以使用激光二极管直接泵浦，产生高光束质量的紧凑型蓝光激光芯片。
发明内容
本实用新型涉及一种基于极化晶体的紧凑型蓝光激光芯片，无需调整激光谐振腔，使用激光二极管直接泵浦即可获得蓝光输出。
基于极化晶体的紧凑型蓝光激光芯片由激光晶体，根据倍频蓝光所需的周期而制备的极化晶体以及在激光芯片前后端面镀制的特定的光学薄膜组成。另外，根据不同激光晶体的要求，在激光晶体和极化晶体之间还可以插入（或者不插入）用于改变基频光偏振态1/4λ波片。以上激光晶体、1/4λ波片和极化晶体通过光胶或胶合粘在一起。两光学薄膜之间形成平平腔结构的激光谐振腔。
所述的光学薄膜中，镀在激光芯片前端面的光学薄膜A101对808nm附近波长（对应于采用中心波长为808nm的LD为泵浦源）或880nm附近波长（对应于采用中心波长为880nm的LD为泵浦源）或888nm附近波长（对应于采用中心波长为888nm的LD为泵浦源）增透并且对0.9μm波段高反；镀在激光芯片后端面的光学薄膜对0.9μm波段高反并且对倍频蓝光波长高透。
所述的激光晶体可以是Nd:YAG或Nd:YVO4或Nd:GdVO4。
所述的激光晶体为Nd:YAG时，由于Nd:YAG是各向同性介质，产生的基频光为圆偏振光。为了提高倍频效率，基频光需要转换成线偏振光，需要在Nd:YAG和极化晶体之间插入一片1/4λ波片，采用光胶或胶合的方法使其固定在一起。
所述的1/4λ波片可以由方解石、石英或云母等双折射晶片制成。波片按照其光轴与极化晶体的z轴（即平行极化方向）成45°夹角的要求进行切割。
所述的极化晶体可以是PPLN或PPMgOLN或PPMgLN或PPSLN或PPLT或PPSLT，其倍频蓝光所需的周期由基频光波长来决定，长度根据设计温宽的要求进行切割。
本实用新型的使用方法：将蓝光激光芯片固定在金属热沉（推荐使用黄铜或紫铜制作热沉）中，并保证激光芯片与热沉良好的接触散热。激光芯片前端面的光学薄膜为808nm附近波长增透的，则使用经过整形聚焦后的中心波长为808nm的LD直接泵浦发射蓝色激光；激光芯片前端面的光学薄膜为880nm附近波长增透的，则使用经过整形聚焦后的中心波长为880nm的LD直接泵浦发射蓝色激光；激光芯片前端面的光学薄膜为888nm附近波长增透的，则使用经过整形聚焦后的中心波长为888nm的LD直接泵浦发射蓝色激光。
本实用新型中涉及的基于极化晶体的紧凑型蓝光激光芯片具有设计简单，结构紧凑，低成本，便于大批量生产的特点；并且使用时无需调整激光谐振腔，使用相应的激光二极管泵浦即可直接产生蓝色激光，易用性高。其中对于前端面的光学薄膜为808nm附近波长增透的激光芯片可以采用常见的中心波长为808nm的LD泵浦，具有很高的吸收系数和较宽的吸收带宽等优点；对于前端面的光学薄膜为880nm或888nm附近波长增透的激光芯片可以采用中心波长为880nm或888nm的LD泵浦，具有量子损耗小，热效应影响低，光光转换效率高等优点。
附图说明
附图1为本实用新型未插入波片的紧凑型蓝光激光芯片的结构框图；
附图2为本实用新型插入波片的紧凑型蓝光激光芯片的结构框图；
其中：101为光学薄膜A，102为激光晶体，103为极化晶体，104为光学薄膜B，105为1/4λ波片。
具体实施方式
实施例1
按照附图1，制作基于极化晶体的紧凑型蓝光激光芯片。采用掺钕浓度为1.5%，尺寸为1.5mm（长）×2.2mm（宽）×0.5mm（厚）的Nd:YVO4做为激光晶体102；极化晶体103的准相位匹配周期是在室温下对应基频光波长为914nm，根据不同材料的色散系数进行设计的，尺寸为1.0mm（长）×2.2mm（宽）×0.5mm（厚），与激光晶体102通过光胶的方式固定在一起。该激光芯片的前端面镀制的光学薄膜101对808nm附近波长增透，同时对914nm波长高反；镀制在激光芯片后端面的光学薄膜104对914nm波段高反同时对457nm波段的蓝色激光高透。由光学薄膜101和光学薄膜104形成平平腔结构的激光谐振腔。
使用时，将蓝光激光芯片固定在热沉中，使其具有良好的接触散热，中心波长为808nm的LD经过整形聚焦后直接泵浦激光芯片即可获得波长为457nm的蓝光激光输出。
实施例2
按照附图1，制作基于极化晶体的紧凑型蓝光激光芯片。采用掺钕浓度为1%，尺寸为1.5mm（长）×2.2mm（宽）×0.5mm（厚）的Nd:GdVO4做为激光晶体102；极化晶体103的准相位匹配周期是在室温下对应基频光波长为912nm，根据不同材料的色散系数进行设计的，尺寸为1.0mm（长）×2.2mm（宽）×0.5mm（厚），与激光晶体102通过光胶的方式固定在一起。该激光芯片的前端面镀制的光学薄膜101对808nm附近波长增透，同时对912nm波长高反；镀制在激光芯片后端面的光学薄膜104对912nm波段高反同时对456nm波段的蓝色激光高透。由光学薄膜101和光学薄膜104形成平平腔结构的激光谐振腔。
使用时，将蓝光激光芯片固定在热沉中，使其具有良好的接触散热，中心波长为808nm的LD经过整形聚焦后直接泵浦激光芯片即可获得波长为456nm的蓝光激光输出。
实施例3
按照附图1，制作基于极化晶体的紧凑型蓝光激光芯片。采用掺钕浓度为2.0%，尺寸为1.5mm（长）×2.2mm（宽）×0.5mm（厚）的Nd:YAG做为激光晶体102；极化晶体103的准相位匹配周期是在室温下对应基频光波长为946nm，根据不同材料的色散系数进行设计的，尺寸为1.0mm（长）×2.2mm（宽）×0.5mm（厚），与激光晶体102通过光胶的方式固定在一起。该激光芯片的前端面镀制的光学薄膜101对808nm附近波长增透，同时对946nm波长高反；镀制在激光芯片后端面的光学薄膜104对946nm波段高反同时对473nm波段的蓝色激光高透。由光学薄膜101和光学薄膜104形成平平腔结构的激光谐振腔。
使用时，将蓝光激光芯片固定在热沉中，使其具有良好的接触散热，中心波长为808nm的LD经过整形聚焦后直接泵浦激光芯片即可获得波长为473nm的蓝光激光输出。
实施例4
按照附图2，制作基于极化晶体的紧凑型蓝光激光芯片。采用掺钕浓度为2.0%，尺寸为1.5mm（长）×2.2mm（宽）×0.5mm（厚）的Nd:YAG做为激光晶体102；极化晶体103的准相位匹配周期是在室温下对应基频光波长为946nm，根据不同材料的色散系数进行设计的，尺寸为1.0mm（长）×2.2mm（宽）×0.5mm（厚）；采用石英制作的1/4λ波片105按照光轴与极化晶体z轴成45°的要求进行切割；以上三种晶体通过光胶的方式固定在一起。该激光芯片的前端面镀制的光学薄膜101对808nm附近波长增透，同时对946nm波长高反；镀制在激光芯片后端面的光学薄膜104对946nm波段高反同时对473nm波段的蓝色激光高透。由光学薄膜101和光学薄膜104形成平平腔结构的激光谐振腔。
使用时，将蓝光激光芯片固定在热沉中，使其具有良好的接触散热，中心波长为808nm的LD经过整形聚焦后直接泵浦激光芯片即可获得波长为473nm的蓝光激光输出。
实施例5
按照附图1、附图2，制作基于极化晶体的紧凑型蓝光激光芯片。与实施例1,2,3,4不同的是激光晶体102与极化晶体103，以及1/4λ波片105的固定方式可以是胶合。
Claims (5)
1.一种基于极化晶体的紧凑型蓝光激光芯片，包括：激光晶体，极化晶体，以及整个激光芯片前后端面上镀制的特定光学薄膜；其特征在于：激光晶体和极化晶体通过光胶或胶合的方式粘在一起，镀制在整个激光芯片前后端面的光学薄膜组成平平腔结构的光学谐振腔。
2.按权利要求1 所述的基于极化晶体的紧凑型蓝光激光芯片，其特征在于：所述的激光晶体为Nd:YAG 或Nd:YVO4或Nd:GdVO4。
3.按权利要求1 所述的基于极化晶体的紧凑型蓝光激光芯片，其特征在于：所述的极化晶体为PPLN或PPMgOLN或PPMgLN或PPSLN或PPLT或PPSLT。
4.按权利要求1 所述的基于极化晶体的紧凑型蓝光激光芯片，其特征在于：所述的激光晶体和极化晶体之间可以用光胶合或胶合的方式插入一块1/4λ波片，通过调整激光晶体的切割角度可以使激光通过波片后获得偏振方向为倍频所需要的线偏振光。
5.按权利要求1 所述的基于极化晶体的紧凑型蓝光激光芯片，其特征在于：所述的该激光芯片前端面所镀制的光学薄膜对泵浦光808nm 或者880nm 增透，同时对0.9μm 波段高反，激光芯片后端面所镀制的光学薄膜对0.9μm 波段高反，并对倍频蓝光波长高透。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN108789888A (zh) * | 2018-07-23 | 2018-11-13 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 用于x射线显微成像的曲面晶体制备方法 |
| CN115846899A (zh) * | 2022-11-30 | 2023-03-28 | 广州星熠新材料科技有限公司 | 一种cvd金刚石片的加工工艺 |
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