CN204441701U - 一种带反馈的激光器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带反馈的激光器，包括壳体、半导体激光芯片、激光晶体、倍频晶体、输出镜和耦合透镜；所述壳体设置有窗口，所述半导体激光芯片、激光晶体、倍频晶体、输出镜和耦合透镜均固定于所述壳体内，其中，所述半导体激光芯片、激光晶体、倍频晶体、输出镜和耦合透镜依次排列，并且所述耦合透镜与所述窗口相对应，所述激光晶体、倍频晶体和输出镜组成的激光谐振腔，所述半导体激光芯片所发射的激光穿过所述激光谐振腔后生成绿光，所述绿光经过耦合透镜从所述窗口射出。同时，倾斜的窗口镜会反射部分光到光电二极管上。通过上述方式，本实用新型的绿色激光器的结构简单，体积小，使得绿色激光器更加小型化和集成化，降低绿色激光器的成本，并且可靠性更高。同时可通过光电二极管接收到的光功率来计算绿色激光器的实际输出功率，从而使用外部电路来监控和控制绿色激光器的输出功率。

Description

一种带反馈的激光器

技术领域

本实用新型涉及激光处理技术领域，特别是涉及一种带反馈的激光器。

背景技术

激光器根据其出射激光的颜色分类，主要分为红色激光器、绿色激光器和蓝色激光器，其中，红色、绿色和蓝色是构成彩色的基本颜色，因此红色激光器、绿色激光器和蓝色激光器经常同步使用。

目前，已经商用化的红色激光二极管和蓝色激光二极管，以实现最大瓦量级的输出红色激光和蓝色激光。但是受制于半导体芯片和绿色激光的特性，绿光激光二极管要么功率达到瓦量级，但是波长却无法达到532nm，造成其色彩不纯且价格昂贵，要么波长达到了532nm，但只有百毫瓦量级的功率输出。因此，目前大功率的绿色激光仍然采用固体激光器的方式实现，但固体激光器的体积通常很大，需要占用较大体积，不方便使用。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种带反馈的激光器，其结构简单，体积小，使得绿色激光器更加小型化和集成化，降低绿色激光器的成本，并且可靠性更高；另外，本实用新型的带反馈的激光器又具有光反馈功能，可使用外部电路和软件来自动监控和控制带反馈的激光器输出。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种绿色激光器，包括壳体、半导体激光芯片、激光晶体、倍频晶体、输出镜和耦合透镜；所述壳体设置有窗口，所述半导体激光芯片、激光 晶体、倍频晶体、输出镜和耦合透镜均固定于所述壳体内，其中，所述半导体激光芯片、激光晶体、倍频晶体、输出镜和耦合透镜依次排列，并且所述耦合透镜与所述窗口相对应，所述激光晶体、倍频晶体和输出镜组成的激光谐振腔，所述半导体激光芯片所发射的泵浦激光穿过所述激光谐振腔后生成绿光，所述绿光经过耦合透镜从所述窗口射出。

其中，所述带反馈的激光器还包括窗口镜和光电二极管；所述光电二极管固定于所述壳体内；所述窗口镜固定于所述窗口，并且所述窗口镜与所述绿光激光的光束之间的夹角小于45度，以使得所述绿光激光照射至所述窗口镜后，所述绿光激光的部分光束反射至所述光电二极管。

其中，所述带反馈的激光器还包括衰减片；所述衰减片固定于壳体内，并位于所述窗口镜与所述光电二极管之间，其中，所述衰减片邻近所述光电二极管，所述窗口镜所反射的所述绿光激光的部分光束经过所述衰减片后再入射至所述光电二极管。

其中，所述衰减片为532纳米反射膜，所述532纳米反射膜镶镀所述光电二极管上或者固定于所述光电二极管的前方。

其中，所述激光晶体靠近所述半导体激光芯片的一侧的外表面镀有第一全反射膜，所述输出镜靠近所述倍频晶体一侧的外表面镀有第二全反射膜，所述激光晶体的第一全反射膜和输出镜的第二全反射膜构成所述带反馈的激光器的激光谐振腔。

其中，所述第一全反射膜和第二全反射膜均为1064纳米全反射膜。

其中，所述输出镜靠近所述倍频晶体一侧的外表面的形状为平面。

其中，所述输出镜靠近所述倍频晶体一侧的外表面的形状为凹面，并且凹面曲率大于所述激光谐振腔的腔长。

其中，所述带反馈的激光器还包括微型柱透镜和光纤；所述微型柱透镜和光纤均固定于壳体内，并且所述微型柱透镜和光纤位于所述半导体激光芯片与所述激光晶体之间，以及，所述微型柱透镜和光纤均位于所述半导体激光芯片出光的前方，并且平行于所述半导体激光芯片的PN结。

其中，所述半导体激光芯片为泵浦激光器，所述耦合透镜可使用球面透镜或非球面透镜；所述光纤用于耦合所述半导体激光芯片输出的光，其中，所述光纤的接头为SMA905或FC标准插头。

本实用新型的有益效果是：区别于现有技术的情况，本实用新型由半导体激光芯片发射的激光经过由激光晶体、倍频晶体和输出镜组成的谐振腔后，产生波长为532纳米的绿光，并且绿光的功率达到瓦量级，波长达到了532纳米，相比于固体激光器，本实用新型的带反馈的激光器耦合透镜结构简单，体积小，有利于激光器的小型化和集成化，降低激光器的成本，并且可靠性更高。同时倾斜的窗口镜会反射部分光到光电二极管上，由于光电二极管的接收光和带反馈的激光器的输出光存在固定比例关系，可通过外部电路和软件来自动监控和控制激光器的输出。

附图说明

图1是本实用新型绿色激光器实施方式的结构示意图；

图2是本实用新型绿色激光器实施方式中半导体激光芯片、激光晶体、倍频晶体、输出镜和耦合透镜的数量为两组的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目 的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，带反馈的激光器20包括壳体21、半导体激光芯片22、激光晶体23、倍频晶体24、输出镜25和耦合透镜26。

壳体21设置有窗口211，半导体激光芯片22、激光晶体23、倍频晶体24、输出镜25和耦合透镜26均固定于壳体21内，其中，半导体激光芯片22、激光晶体23、倍频晶体24、输出镜25和耦合透镜26均固定于壳体21内的固定方式可为胶水固定、螺栓固定、卡合固定等等。半导体激光芯片22、激光晶体23、倍频晶体24、输出镜25和耦合透镜26依次排列，并且耦合透镜26与窗口211相对应，激光晶体23、倍频晶体24和输出镜25组成的激光谐振腔(未标示)，半导体激光芯片22所发射的激光穿过激光谐振腔后生成绿光，绿光经过耦合透镜26从窗口211射出，其中，半导体激光芯片22发出的光经过激光谐振腔时，光的波长会发生几次变化，最终输出532纳米的绿色激光。在本实施方式中，半导体激光芯片22、激光晶体23、倍频晶体24、输出镜25和耦合透镜26呈一字排列。半导体激光芯片22、激光晶体23、倍频晶体24和输出镜25构成一个直腔腔内倍频固体激光器。通过激光晶体23、倍频晶体24、输出镜25和耦合透镜26处理后输出的绿光的功率达到瓦量级，并且波长达到了532纳米。

耦合透镜26可为球面透镜，也可以为非球面透镜，其主作用用于将输出的绿色激光聚焦到一个点，以方便光纤耦合输出。在本实施方式，半导体激光芯片21为泵浦激光器，则半导体激光芯片21输出的激光为泵浦激光。

进一步的，激光晶体22靠近半导体激光芯片21的一侧的外表面镀有第一全反射膜(图未示)，输出镜25靠近倍频晶体24一侧的外表面镀有第二全反射膜(图未示)，激光晶体22的第一全反射膜和输出镜25的第二全反射膜构成带反馈的激光器20的激光谐振腔，在本实施方式中，第一全反射膜和第二全反射膜均为1064纳米全反射膜，当然在其它替代实施方式中，第一全反射膜和第二全反射膜也可以其它纳米级全 反射膜。进一步的，输出镜25靠近倍频晶体24一侧的外表面的形状为平面，形成凹面镜，则输出镜25的第二全反射膜和激光晶体23的第一全反射膜所构成激光谐振腔为平腔；输出镜25靠近倍频晶体一侧的外表面的形状也可以为凹面，形成凹面镜，则输出镜25的第二全反射膜和激光晶体23的第一全反射膜所构成激光谐振腔为凹腔，优选的，凹面曲率大于激光谐振腔的腔长，从而保证激光谐振腔的稳定性。

为了保证带反馈的激光器20的转换效率，以及耦合透镜26的聚焦效果，优选的，半导体激光芯片21工作在基模状态下，并且半导体激光芯片21照射到激光晶体22上的光斑不大于半导体带反馈的激光器21在基模状态的光斑的1.3倍。

进一步的，带反馈的激光器20还包括微型柱透镜(图未示)和光纤(图未示)，微型柱透镜和光纤均固定于壳体21内，并且微型柱透镜和光纤位于半导体激光芯片21与激光晶体22之间，以及，微型柱透镜和光纤邻近半导体激光芯片21,具体而言，微型柱透镜和光纤位于半导体激光芯片21的前方，用于压缩半导体激光芯片21的快轴远场发散角和慢轴远场发散角，使其快轴远场发散角和慢轴远场发散角均压缩在4°以下。

为了监控带反馈的激光器20的输出光，以及，使得带反馈的激光器20具光反馈的功能，带反馈的激光器20还包括窗口镜27和光电二极管28。窗口镜27固定于窗口211上，以使壳体21密封以保护其内部的元件，增加绿色激光器20的可靠性和寿命。光电二极管28固定于壳体21内，其中，窗口镜27与绿光激光的光束之间的夹角小于45度，以使得绿光激光照射至窗口镜27后，绿光激光的部分光束反射至光电二极管28，优选的，窗口镜6反射532nm光束到光电二极管28。光电二极管28接收到的光转换化电信号，通过电信号监测绿光，具体而言,倾斜的窗口镜27会反射部分光到光电二极管28上，由于光电二极管28的接收光和带反馈的激光器的输出光存在固定比例关系，可通过外部电路和软件来自动监控和控制激光器的输出。

进一步，为了避免由于窗口镜27所反射的绿光激光的部分光束的 功率过大，烧坏光电二极管28，绿色激光器20还包括衰减片(图未示)。衰减片固定于壳体21内，并位于窗口镜与27与光电二极管28之间，衰减片邻近光电二极管28，窗口镜27所反射的绿光激光的部分光束先经过衰减片后再入射至光电二极管28，衰减片用于窗口镜27所反射的绿光激光的部分光束进行衰减。在本实施方式中，衰减片为532纳米反射膜,其中，532纳米反射膜可以为532纳米部分反射膜、532纳米高反射膜或者532纳米低穿透膜，532纳米反射膜镶镀光电二极管上或者固定于光电二极管的前方，当然，在其它替代实施方式中，衰减片也可为532纳米的弱透光材料。

需要说明的是：半导体激光芯片22、激光晶体23、倍频晶体24、输出镜25和耦合透镜26的数量可以为多组，以输出多路绿色激光。如图2所示，输出两路绿色激光的带反馈的激光器。

在本实用新型实施方式中，由半导体激光芯片发射的激光经过由激光晶体、倍频晶体和输出镜组成的谐振腔后，产生波长为532纳米的绿光，并且绿光的功率达到瓦量级，波长达到了532纳米，相比于固体激光器，本实用新型的带反馈的激光器耦合透镜结构简单，体积小，有利于激光器的小型化和集成化，降低激光器的成本，并且可靠性更高。同时倾斜的窗口镜会反射部分光到光电二极管上，由于光电二极管的接收光和带反馈的激光器的输出光存在固定比例关系，可通过外部电路和软件来自动监控和控制激光器的输出。

需要说明的是，本实用新型的说明书及其附图中给出了本实用新型的较佳的实施方式，但是，本实用新型可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施方式，这些实施方式不作为对本实用新型内容的额外限制，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施方式，均视为本实用新型说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种带反馈的激光器，其特征在于，包括壳体、半导体激光芯片、激光晶体、倍频晶体、输出镜和耦合透镜；

所述壳体设置有窗口，所述半导体激光芯片、激光晶体、倍频晶体、输出镜和耦合透镜均固定于所述壳体内，其中，所述半导体激光芯片、激光晶体、倍频晶体、输出镜和耦合透镜依次排列，并且所述耦合透镜与所述窗口相对应，所述激光晶体、倍频晶体和输出镜组成的激光谐振腔，所述半导体激光芯片所发射的激光穿过所述激光谐振腔后生成绿光，所述绿光经过耦合透镜从所述窗口射出。

2.根据权利要求1所述的带反馈的激光器，其特征在于，

所述带反馈的激光器还包括窗口镜和光电二极管；

所述光电二极管固定于所述壳体内；

所述窗口镜固定于所述窗口，并且所述窗口镜与所述绿光激光的光束之间的夹角小于45度，以使得所述绿光激光照射至所述窗口镜后，所述绿光激光的部分光束反射至所述光电二极管。

3.根据权利要求2所述的带反馈的激光器，其特征在于，

所述带反馈的激光器还包括衰减片；

所述衰减片固定于壳体内，并位于所述窗口镜与所述光电二极管之间，其中，所述衰减片邻近所述光电二极管，所述窗口镜所反射的所述绿光激光的部分光束经过所述衰减片后再入射至所述光电二极管。

4.根据权利要求3所述的带反馈的激光器，其特征在于，

所述衰减片为532纳米反射膜，所述532纳米反射膜镶镀所述光电二极管上或者固定于所述光电二极管的前方。

5.根据权利要求1所述的带反馈的激光器，其特征在于，

所述激光晶体靠近所述半导体激光芯片的一侧的外表面镀有第一全反射膜，所述输出镜靠近所述倍频晶体一侧的外表面镀有第二全反射膜，所述激光晶体的第一全反射膜和输出镜的第二全反射膜构成所述带反馈的激光器的激光谐振腔。

6.根据权利要求5所述的带反馈的激光器，其特征在于，

所述第一全反射膜和第二全反射膜均为1064纳米全反射膜。

7.根据权利要求5所述的带反馈的激光器，其特征在于，

所述输出镜靠近所述倍频晶体一侧的外表面的形状为平面。

8.根据权利要求5所述的带反馈的激光器，其特征在于，

所述输出镜靠近所述倍频晶体一侧的外表面的形状为凹面，并且凹面曲率大于所述激光谐振腔的腔长。

9.根据权利要求1所述的带反馈的激光器，其特征于，

所述带反馈的激光器还包括微型柱透镜和光纤；

所述微型柱透镜和光纤均固定于壳体内，并且所述微型柱透镜和光纤位于所述半导体激光芯片与所述激光晶体之间，以及，所述微型柱透镜和光纤均位于所述半导体激光芯片出光的前方，并且平行于所述半导体激光芯片的PN结。

10.根据权利要求9所述的带反馈的激光器，其特征在于，

所述半导体激光芯片为泵浦激光器；

所述耦合透镜可使用球面透镜或非球面透镜；

所述光纤用于耦合所述半导体激光芯片输出的光，其中，所述光纤的接头为SMA905或FC标准插头。