CN2872683Y - 一种宽温度范围的半导体泵浦激光器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种宽温度范围的半导体泵浦的激光器，其包括一组数量为n个的LD、准直会聚光学系统和固体激光器，其特征在于：其n个LD在同一温度T时，发射中心波长分别为λ1 (T)、λ2 (T)、……λn (T)，其分别在不同工作温度范围T0～T1、T1～T2、T2～T3……Tn－1～Tn，有一个或数个LD达到被泵浦激光器所能允许泵浦波长(λ0－Δλ/2)～(λ0+Δλ/2)，λ0为激光增益介质吸收带宽的中心波长；固体激光器为一个或与LD相对应的n个。如此利用不同工作温度范围对应其中一个或数个LD波长落在适合作泵浦波长范围的特点，达到无需温度控制或较低功率功耗温度控制，即可实现在较宽温度范围内使用半导体泵浦激光器的目的。
Description
技术领域 本实用新型涉及激光领域，尤其涉及一种宽温度范围的半导体泵浦的激光器。
背景技术 在半导体泵浦的固体激光器中，一个困扰激光器生产商的问题是：用户希望在较宽温度范围使用激光器，如野外-40℃到+80℃，同时希望所消耗的电功率较小，尤其在野外的环境中，然而半导体激光器输出波长随温度变化而变化，一般呈0.3nm/℃变化，当LD温度变化10℃，其中心波长将变化3nm，通常激光增益介质吸收带宽有限，吸收带宽较宽的Nd:YVO4，能吸收的带宽约为8nm，即可容许不加温控时，半导体泵浦激光器温度带宽为30℃左右。若工作温度范围在-40℃到+80℃，就必须采用加温度控制装置，而在如此宽广温度范围内，温度控制器将消耗较大电功率，因此半导体泵浦固体激光器在野外测量等领域受到较大限制。
发明内容 本实用新型目的是提供一种无温度控制或较低功率功耗温度控制的宽温度范围的半导体泵浦的激光器。
本实用新型目的通过以下技术方案实现：其包括一组数量为n个的LD、准直会聚光学系统和固体激光器，其特征在于：其n个LD在同一温度T时，发射中心波长分别为λ1(T)、λ2(T)、……λn(T)，其分别在不同工作温度范围T0～T1、T1～T2、T2～T3……Tn-1～Tn，有一个或数个LD达到被泵浦激光器所能允许泵浦波长(λ0-Δλ/2)～(λ0+Δλ/2)，λ0为激光增益介质吸收带宽的中心波长；固体激光器为一个或与LD相对应的n个。
本实用新型通过采用以上结构，在被泵浦激光器所能允许泵浦波长(λ0-Δλ/2)～(λ0+Δλ/2)，都有一个或数个LD能满足需要，如此利用不同工作温度范围对应其中一个或数个LD波长落在适合作泵浦波长范围的特点，达到无需温度控制或较低功率功耗温度控制，即可实现在较宽温度范围内使用半导体泵浦激光器的目的。
附图说明 现结合附图对本实用新型作进一步阐述：
图1是本实用新型实施例一的结构示意图；
图2是本实用新型实施例二的结构示意图；
图3是本实用新型实施例三的结构示意图；
图4是本实用新型实施例四的结构示意图；
图5是本实用新型实施例五的结构示意图；
图6是本实用新型实施例六的结构示意图；
图7是本实用新型实施例七的结构示意图；
图8是本实用新型实施例八的结构示意图；
图9是本实用新型实施例九的结构示意图；
图10是本实用新型实施例十的结构示意图；
图11是本实用新型实施例十一的结构示意图。
具体实施方式 如图1所示，本实用新型包括n个LD1011、1012、1013……101n、准直和会聚光学系统1021、1022、1023……102n和固体激光器1031、1032、1033……103n，其中n可以是两个或两个以上。
n个LD1011、1012、1013……101n在同一温度T时，发射中心波长分别为λ1(T)、λ2(T)、λ3(T)……λn(T)，它们分别在不同的工作温度范围T0～T1、T1～T2、T2～T3……Tn-1～Tn状态时，有一个或数个LD达到被泵浦激光器所能允许的泵浦波长范围(λ0-Δλ/2)～(λ0+Δλ/2)(λ0为激光增益介质吸收带宽的中心波长)；准直会聚光学系统1021、1022、1023……102n是由准直和聚焦系统构成；固体激光器1031、1032、1033……103n可以是分立的固体激光器，亦可是微片激光器，它可以实现基波输出，亦可以是腔内倍频或多次谐波输出的激光器。一般来说，LD的中心波长随温度的变化数为Δλ/℃，如果激光增益介质吸收带宽为Δn，则允许单个LD工作温度为Δn/Δλ，若工作所需温度范围为ΔT，则设置数量N＞ΔT/(Δn/Δλ)的LD，以保证在不同的工作温度范围内，有N个(N≥1)LD输出的激光波长在激光增益材料所需吸收泵浦光波长范围之内，实现固体激光器1031、132……103n激光输出。
如图2所示，n个LD分别通过光纤耦合合成n个光纤束或耦合到同一光纤104，在不同的工作温度范围内不同的LD输出的泵浦光经过准直和会聚光学系统102、固体激光器103后，实现激光输出。
如图3所示，本结构包括n个LD1011、1012、1013……101n、准直和会聚光学系统102和固体激光器103，准直和会聚光学系统102由一组准直器系统1021′、1022′、1023′……102n′和会聚透镜102″组成，其工作原理同实施例一。
如图4所示，阵列LD101有n个LD芯片，各芯片性质同实施例之一，准直和会聚光学系统102将泵浦光准直会聚到微片激光器103′上，实现微片激光器103′的激光输出。
如图5所示，微片激光器103′可直接贴近阵列LD101。
当要求输出光在同一位置时，对于不同的激光系统，可以如图6、图7、图8和图9所示，采用不同的棱镜系统、光学平片或全反射镜来实现。
如图6所示，两个LD1011、1012有一定波长间隔，分别对应两个准直透镜1021、1022，通过偏振分束棱镜(PBS棱镜)105和会聚透镜106，泵浦微片激光器103′，构成双LD宽温度泵浦固体激光器。
如图7所示，如实施例一、实施例4和实施例5的结构所输出的一组平行激光束，采用一组由1071、1072、1073……107n斜方棱镜所组成的斜方棱镜系统107可分别将不同位置输出的激光从同一位置输出。
图8所示的结构原理同实施例七，采用平行平片系统108代替斜方棱镜系统107。
如图9所示，在各输出光的位置设置一对全反射镜109、109′将不同位置输出的激光归一到同一位置，亦可采用固定部分反射镜的方式使部分光束合束在同一光路。
本实用新型在具体运用时，如图10所示，阵列LD101由三个LD芯片1011′、1012′和1013′构成，LD芯片每度变化0.3nm。LD芯片1011′在20℃时中心波长为796nm；LD芯片1012′在20℃中心波长为802nm；LD芯片1013′在20℃中心波长为817nm。微片激光器103′为由Nd:YVO41031′和KTP1032′构成的微片式腔内倍频激光器。平行平片108为平行平片玻璃，当其转动到不同角度，将使LD芯片1011′、LD芯片1012′、LD芯片1013′泵浦产生的激光在相同位置输出。
一般来说，LD在802nm-814nm(即12nm范围)内工作，微片激光器103′可无需温控，处在正常工作状态，也就是说LD芯片1011′在39℃～74℃温度范围内、LD芯片1012′在2℃～38℃温度范围内、LD芯片1013′在-34℃～2℃内范围内，其发射出光波长为802nm-814nm，这样LD芯片1011′、LD芯片1012′、LD芯片1013′总体工作温度范围为-34℃～74℃。
图11所示的实施例十一，其基本原理同实施例十，不同的是阵列LD由两个发光芯片1011′、1012′构成，微片激光器103′为偏振高消光比输出微片，发光芯片1012′泵浦输出光通过1/2波片110，偏振方向转动90°，双偏振分束棱镜111可将输出光合束在同一光路上，这样发光芯片1011′或发光芯片1012′工作时输出光方向不变。
采用以上结构的半导体泵浦绿光激光器可以不需温控工作在-34℃～74℃近100度工作范围，这样大大拓宽半导体泵浦绿光激光器应用范围。
本实用新型的每个LD也可采用温度控制器控制其工作温度范围，但每个LD工作时，温控器仅需在对应LD工作温度范围内进行温控，这样可有效避免大范围温控，从而使温控所需功耗下降到最低。
Claims (8)
1、一种宽温度范围的半导体泵浦的激光器，包括一组数量为n个的LD、准直会聚光学系统和固体激光器，其特征在于：其n个LD在同一温度T时，发射中心波长分别为λ1(T)、λ2(T)、……λn(T)，其分别在不同工作温度范围T0～T1、T1～T2、T2～T3……Tn-1～Tn，有一个或数个LD达到被泵浦激光器所能允许泵浦波长(λ0-Δλ/2)～(λ0+Δλ/2)，λ0为激光增益介质吸收带宽的中心波长；固体激光器为一个或与LD相对应的n个。
2、根据权利要求1所述的一种宽温度范围的半导体泵浦的激光器，其特征在于：该固体激光器是微片激光器，该微片激光器为一个整体式微片激光器或与LD相对应的n个分立腔式微片激光器。
3、根据权利要求1或2所述的一种宽温度范围的半导体泵浦的激光器，其特征在于：其LD是有n个LD芯片的阵列LD，该n个LD芯片在同一温度T时，发射中心波长分别为λ1(T)、λ2(T)、……λn(T)，其分别在不同工作温度范围T0～T1、T1～T2、T2～T3……Tn-1～Tn，有一个或数个LD芯片达到被泵浦激光器所能允许泵浦波长(λ0-Δλ/2)～(λ0+Δλ/2)。
4、根据权利要求3所述的一种宽温度范围的半导体泵浦的激光器，其特征在于：其固体激光器直接贴近阵列LD设置。
5、根据权利要求1或2所述的一种宽温度范围的半导体泵浦的激光器，其特征在于：其LD由光纤耦合合成光纤束。
6、根据权利要求1或2所述的一种宽温度范围的半导体泵浦的激光器，其特征在于：其在各输出光的位置分别设置斜方棱镜、偏振分束棱镜、平行平片或一对全反射镜将不同输出位置的输出光从同一位置输出，或者固定部分全反射镜使部分光束合束到同一位置输出。
7、根据权利要求1或2所述的一种宽温度范围的半导体泵浦的激光器，其特征在于：其在各泵浦光的位置设置偏振分束棱镜将不同输出位置的泵浦光合束到从同一泵浦光位置。
8、根据权利要求1或2所述的一种宽温度范围的半导体泵浦的激光器，其特征在于：每个LD采用温度控制器控制其工作温度范围。
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