CN207502769U - 一种用于激光显示绿光的双包层晶体平板波导器件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于激光显示绿光的双包层晶体平板波导器件，包括从上至下依次水平设置的第一外包层、第一内包层、晶体芯层、第二内包层、第二外包层和衬底；所述第一内包层和第二内包层的材质和结构相同；所述第一外包层和第二外包层的材质和结构相同；所述晶体芯层包括处于同一水平面上的且长度和宽度和高度相同的激光晶体芯层和准位相匹配非线性晶体芯层；所述激光晶体芯层一端和准位相匹配非线性晶体芯层一端连接；所述第一外包层、第一内包层以及晶体芯层相互之间存在折射率差。该器件可用于制备低成本、小体积、高功率得绿色激光，将极大地解决激光显示光源存在的问题，推动激光显示整体性能和价格为大众所接受。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光显示核心光源的元器件，具体涉及一种用于激光显示绿光的双包层晶体平板波导器件。
背景技术
激光显示技术是继黑白显示、彩色显示、数字显示技术之后的第四代显示技术，采用了高饱和度的三基色激光作为显示光源，具有色域范围广、寿命长、环保、节能等优点。红/绿/蓝三基色光源是激光显示的基础，在激光显示产品成本构成中，红/绿/蓝三基色激光光源占系统成本的50％。目前解决绿色激光光源的途径包括了全固态技术、半导体LD等，在全固态技术中，基于准位相匹配晶体的绿色激光器被认为是重要的解决途径之一。准位相匹配技术是非线性光学中的一种重要的匹配技术，它是通过线性光学常数或非线性光学常数的周期性调制来实现非线性光学效应的增强。激光显示技术进入日常生活中尚存在两个技术瓶颈，一是通过工程化技术开发，解决关键材料的低成本化问题；二是缺少高转换效率、小体积、低成本的绿色激光光源。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型提出一种用于激光显示绿光的双包层晶体平板波导器件，可用于制备低成本、小体积、高功率得绿色激光，同时多光束降低了散斑对比度，将极大地解决激光显示光源存在的问题，推动激光显示整体性能和价格为大众所接受。
本实用新型的技术方案如下：
一种用于激光显示绿光的双包层晶体平板波导器件，包括从上至下依次水平设置的第一外包层、第一内包层、晶体芯层、第二内包层、第二外包层和衬底；所述第一内包层和第二内包层的材质和结构相同；所述第一外包层和第二外包层的材质和结构相同；所述晶体芯层包括处于同一水平面上的且长度和宽度和高度相同的激光晶体芯层和准位相匹配非线性晶体芯层；所述激光晶体芯层一端和准位相匹配非线性晶体芯层一端连接；所述第一外包层、第一内包层以及晶体芯层相互之间存在折射率差。
其中，所述第一内包层的材质为SiO2或SixNy，其折射率小于晶体芯层的折射率，所述第一内包层长度和宽度和高度与晶体芯层相等。
其中，所述第一外包层的材质为SiO2或SixNy，其折射率相对于第一内包层的相对折射率百分比≤1.5％，所述第一外包层的长度和宽度和高度与晶体芯层相等。
其中，所述衬底为LN或LT或KTP材料中的一种；所述衬底通过光胶或胶合或键合方式中的一种与第二外包层相连。
其中，所述晶体芯层厚度为4-100μm，其宽度和高度与808nm阵列泵浦光源相近，光作用长度范围在1～5mm。
其中，所述激光晶体芯层和准位相匹配非线性晶体芯层的通光端面均需要镀膜。
其中，所述激光晶体芯层的通光端面一端镀膜为AR@808nm/HR@1064nm+ HR@532膜，另一端镀膜为AR@808nm+1064nm+532nm膜或者光胶膜中的一种；所述准位相匹配非线性晶体芯层的通光端面一端镀膜为AR@1064nm+532nm膜或光胶膜，另一端镀膜为AR@532nm膜或HR@1064nm+808nm膜中的一种。
其中，位于所述激光晶体芯层远离准位相匹配非线性晶体芯层一侧设置有进行泵浦产生光源的阵列激光器，位于准位相匹配非线性晶体芯层远离激光晶体芯层的一端设置对光源进行整形的透镜组。
本实用新型具有如下有益效果：
1、本实用新型一种用于激光显示绿光的双包层晶体平板波导器件可用于制备绿色激光，同时能够较大地减小激光显示绿光光源的体积和成本，对激光显示走进日常生活产生重要的影响。
2、本实用新型一种用于激光显示绿光的双包层晶体平板波导器件可以提高激光振荡时的光功率密度，从而实现高功率的阵列绿色激光输出。
3、本实用新型一种用于激光显示绿光的双包层晶体平板波导器件产生多光束降低绿色激光光源的散斑对比度，极大地解决了激光显示光源存在的问题。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图；
图2为本实用新型折射率分布图；
图3为本实用新型使用截面图；
图4为本实用新型使用俯视图；
1、第一外包层；2、第一内包层；3、晶体芯层；31、激光晶体芯层；32、准位相匹配非线性晶体芯层；4、第二内包层；5、第二外包层；6、衬底；7、阵列激光器；8、透镜组。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例来对本实用新型进行详细的说明。
如图1至4所示为本实用新型一种用于激光显示绿光的双包层晶体平板波导器件的结构示意图，包括从上至下依次水平设置的第一外包层1、第一内包层2、晶体芯层3、第二内包层4、第二外包层5和衬底6；所述第一内包层2和第二内包层4的材质和结构相同；所述第一外包层1和第二外包层5的材质和结构相同；所述晶体芯层3包括处于同一水平面上的且长度和宽度和高度相同的激光晶体芯层31和准位相匹配非线性晶体芯层32；所述激光晶体芯层31一端和准位相匹配非线性晶体芯层32一端连接；所述第一外包层1、第一内包层2以及晶体芯层3相互之间存在折射率差。
优选的，对0.1mm-0.5mm的铁电晶体材料进行极化，得到内部结构均匀的周期极化晶体PPLN、PPMgOCLN、PPSLT或PPKTP为准位相匹配非线性晶体芯层32，折射率为n0；将PPMgOCLN晶体芯层沿纵向进行减薄至25um厚度，并在准位相匹配非线性晶体芯层32上下面生长出折射率为n1的SiO2薄膜作为第一内包层2和第二内包层4，再在第一内包层2的上面和第二内包层4的下面生长折射率为n2的SiO2薄膜作为第一外包层1和第二外包层5；所述准位相匹配非线性晶体芯层32内包层和外包层构成非线性晶体双包层平板波导；使用划片机进行切割，获得长度为5mm，宽度为15mm的非线性晶体双包层平板波导；所述第一外包层1、第一内包层2和晶体芯层3的长度和宽度和高度相同。
优选的，对材料Nd:YVO4或Nd:YAG的激光晶体芯层31进行相同减薄、薄膜生长和胶粘等工艺步骤，所述激光晶体芯层31与内包层和外包层构成激光晶体双包层平板波导。
优选的，所述内包层的折折率n1小于晶体芯层3的折射率n0，外包层的折射率n2相对于内包层的相对折射率百分比≤1.5％；存在的折折率差在晶体内部形成一个光学限制层，从而实现高光功率密度。
优选的，所述第二外包层5与衬底6通过胶粘工艺连接。
优选的，对激光晶体双包层平板波导和非线性晶体双包层平板波导两端进行高质量抛光和镀膜；对激光晶体双包层平板波导的通光端面靠近阵列激光器7 的一端镀膜为@AR808nm膜或HR@1064nm+532nm膜，远离阵列激光器7一端镀膜为 AR@808nm+1064nm+532nm膜或者光胶膜；对非线性晶体双包层平板波导的通光端面连接激光晶体双包层平板波导的一端镀膜为AR@1064nm+532nm膜或光胶膜，靠近透镜组8一端镀膜为AR@532nm或HR1064nm+808nm膜。
优选的，激光晶体芯层31远离准位相匹配非线性晶体芯层32一侧设置有进行泵浦产生光源的阵列激光器7，位于准位相匹配非线性晶体芯层32远离激光晶体芯层31的一端设置对光源进行整形的透镜组8。
以上对本实用新型的实施例所提供的一种用于激光显示绿光产生的双包层晶体平板波导器件进行了详细介绍，对本领域技术人员，依据本实用新型实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
Claims (8)
1.一种用于激光显示绿光的双包层晶体平板波导器件，其特征在于；包括从上至下依次水平设置的第一外包层(1)、第一内包层(2)、晶体芯层(3)、第二内包层(4)、第二外包层(5)和衬底(6)；所述第一内包层(2)和第二内包层(4)的材质和结构相同；所述第一外包层(1)和第二外包层(5)的材质和结构相同；所述晶体芯层(3)包括处于同一水平面上的且长度和宽度和高度相同的激光晶体芯层(31)和准位相匹配非线性晶体芯层(32)；所述激光晶体芯层(31)一端和准位相匹配非线性晶体芯层(32)一端连接；所述第一外包层(1)、第一内包层(2)以及晶体芯层(3)相互之间存在折射率差。
2.如权利要求1所述一种用于激光显示绿光的双包层晶体平板波导器件，其特征在于；所述第一内包层(2)的材质为SiO2或SixNy，其折射率小于晶体芯层(3)的折射率，所述第一内包层(2)长度和宽度和高度与晶体芯层(3)相等。
3.如权利要求1所述一种用于激光显示绿光的双包层晶体平板波导器件，其特征在于：所述第一外包层(1)的材质为SiO2或SixNy，其折射率相对于第一内包层(2)的相对折射率百分比≤1.5％，所述第一外包层(1)的长度和宽度和高度与晶体芯层(3)相等。
4.如权利要求1所述一种用于激光显示绿光的双包层晶体平板波导器件，其特征在于：所述衬底(6)为LN或LT或KTP材料中的一种；所述衬底(6)通过光胶或胶合或键合方式中的一种与第二外包层(5)相连。
5.如权利要求1所述一种用于激光显示绿光的双包层晶体平板波导器件，其特征在于；所述晶体芯层(3)高度为4-100μm，其宽度与高度和808nm阵列泵浦光源相同，光作用长度范围在1～5mm。
6.如权利要求1所述一种用于激光显示绿光的双包层晶体平板波导器件，其特征在于：所述激光晶体芯层(31)和准位相匹配非线性晶体芯层(32)的通光端面均需要镀膜。
7.如权利要求6所述一种用于激光显示绿光的双包层晶体平板波导器件，其特征在于：所述激光晶体芯层(31)的通光端面一端镀膜为AR@808nm/HR@1064nm+HR@532膜，另一端镀膜为AR@808nm+1064nm+532nm膜或者光胶膜中的一种；所述准位相匹配非线性晶体芯层(32)的通光端面一端镀膜为AR@1064nm+532nm膜或光胶膜，另一端镀膜为AR@532nm膜或HR@1064nm+808nm膜中的一种。
8.如权利要求1至7任一所述一种用于激光显示绿光的双包层晶体平板波导器件，其特征在于：位于所述激光晶体芯层(31)远离准位相匹配非线性晶体芯层(32)一侧设置有进行泵浦产生光源的阵列激光器(7)，位于准位相匹配非线性晶体芯层(32)远离激光晶体芯层(31)的一端设置对光源进行整形的透镜组(8)。
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|---|---|---|---|---|
| CN108957901A (zh) * | 2018-08-08 | 2018-12-07 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 极化晶体波导器件及其制备方法和应用 |
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