專利名稱：微型封裝的綠光激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體激光泵浦的綠光激光器，尤其設(shè)計(jì)一種微型封裝的綠光激光器(Green Diode Laser，GDL)。
背景技術(shù)：
一般的半導(dǎo)體激光泵浦的綠光激光器的結(jié)構(gòu)如圖1所示，圖1(a)圖示了半導(dǎo)體激光泵浦的綠光激光器的幾個(gè)基本部件，包括半導(dǎo)體激光器熱沉101，半導(dǎo)體激光器102、耦合聚焦系統(tǒng)103、激光增益介質(zhì)104以及光學(xué)倍頻晶體105，它們用一內(nèi)芯承接，再將此內(nèi)芯封裝到一外套109里，如圖1(b)所示。為了使該類激光器實(shí)現(xiàn)恒功率輸出，則需在內(nèi)芯外加上分束片、光電二極管以及相應(yīng)電路(這些在圖1中沒有示出)，即采用外置APC結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，然后再用外套進(jìn)行封裝。這種封裝方式的激光器結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，決定了其封裝沒有可能實(shí)現(xiàn)微型化，且成本高，限制了該器件的應(yīng)用范圍，不適合于大批量、自動(dòng)化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種微型封裝的半導(dǎo)體激光泵浦的綠光激光器(GDL)，使其結(jié)構(gòu)更為緊湊，體積更小，實(shí)現(xiàn)微型化。
為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種微型封裝的綠光激光器，包括半導(dǎo)體激光器發(fā)光芯片、由激光增益介質(zhì)和光學(xué)倍頻晶體合成的綠光激光器微片、輸出濾波片、功率監(jiān)測(cè)裝置和熱沉，其特征在于，上述元件均以半導(dǎo)體激光器管殼作為承接并固定于其上，且所有組件都封裝到微型的半導(dǎo)體激光器管殼內(nèi)，所述熱沉安裝在所述半導(dǎo)體激光器管殼的一端；所述半導(dǎo)體激光器發(fā)光芯片固定在所述熱沉上；所述激光增益介質(zhì)、所述光學(xué)倍頻晶體和其上的鍍膜共同形成光學(xué)諧振腔，固定在所述半導(dǎo)體激光器管殼的內(nèi)壁上；所述半導(dǎo)體激光器發(fā)光芯片發(fā)出的光照射到所述綠光激光器微片上；所述輸出濾波片安裝在所述半導(dǎo)體激光器管殼的另一端，呈傾斜角度放置；所述功率監(jiān)測(cè)裝置固定在所述熱沉上，其位置在所述輸出濾波片的反射光光路上。
在一個(gè)實(shí)施例中，所述激光增益介質(zhì)和所述光學(xué)倍頻晶體合在一起，形成綠光激光器微片；所述綠光激光器微片的入射端鍍有808nm增透膜、1064nm高反膜和532nm高反膜，輸出端鍍有532nm增透膜和1064nm高反膜；所述綠光激光器微片和其上的鍍膜共同形成光學(xué)諧振腔；所述半導(dǎo)體激光器發(fā)光芯片發(fā)出的光直接近距離端面泵浦所述綠光激光器微片；所述功率監(jiān)測(cè)裝置為光敏面鍍有532nm增透膜、808nm高反膜和1064nm高反膜的光電二極管；或者，所述功率監(jiān)測(cè)裝置為光電二極管上方加一片對(duì)532nm的光高透過率，對(duì)808nm和1064nm的光強(qiáng)吸收的濾波片。
在一個(gè)實(shí)施例中，還包括耦合聚焦系統(tǒng)，固定在所述半導(dǎo)體激光器管殼的內(nèi)壁上，位于所述半導(dǎo)體激光器發(fā)光芯片和所述綠光激光器微片的中間；所述半導(dǎo)體激光器發(fā)光芯片發(fā)出的光經(jīng)所述耦合聚焦系統(tǒng)聚焦后照射到所述綠光激光器微片上。
在一個(gè)實(shí)施例中，所述激光增益介質(zhì)和所述光學(xué)倍頻晶體分開放置；所述激光增益介質(zhì)的入射端鍍有808nm增透膜和1064nm高反膜，輸出端鍍有1064nm增透膜；所述光學(xué)倍頻晶體的入射端鍍有532nm增透膜和1064nm增透膜，輸出端鍍有532nm增透膜1064nm高反膜；所述激光增益介質(zhì)、所述光學(xué)倍頻晶體和其上的鍍膜共同形成光學(xué)諧振腔，所述半導(dǎo)體激光器發(fā)光芯片發(fā)出的光直接近距離端面泵浦所述激光增益介質(zhì)；所述功率監(jiān)測(cè)裝置為光敏面鍍有532nm增透膜、808nm高反膜和1064nm高反膜的光電二極管；或者，所述功率監(jiān)測(cè)裝置為光電二極管上方加一片對(duì)532nm的光高透過率，對(duì)808nm和1064nm的光強(qiáng)吸收的濾波片。
本實(shí)用新型的微型封裝的綠光激光器還可以包括調(diào)Q晶體，放置在所述綠光激光器微片和所述輸出濾波片之間，與所述綠光激光器微片合在一起或分開放置。以及，選模元件，放置在所述綠光激光器微片和所述輸出濾波片之間，與所述綠光激光器微片合在一起或分開放置。
還可將上述技術(shù)應(yīng)用于一種微型封裝的紅外激光器，包括半導(dǎo)體激光器發(fā)光芯片、激光增益介質(zhì)、輸出濾波片、功率監(jiān)測(cè)裝置和熱沉，其特征在于，上述元件均以半導(dǎo)體激光器管殼作為承接并固定于其上，且所有組件都封裝到微型的半導(dǎo)體激光器管殼內(nèi)，所述熱沉安裝在所述半導(dǎo)體激光器管殼的一端；所述半導(dǎo)體激光器發(fā)光芯片固定在所述熱沉上；所述激光增益介質(zhì)和其上的鍍膜共同形成光學(xué)諧振腔，固定在所述半導(dǎo)體激光器管殼的內(nèi)壁上；所述半導(dǎo)體激光器發(fā)光芯片發(fā)出的光照射到所述激光增益介質(zhì)上；所述輸出濾波片安裝在所述半導(dǎo)體激光器管殼的另一端，呈傾斜角度放置；所述功率監(jiān)測(cè)裝置固定在所述熱沉上，其位置在所述輸出濾波片的反射光光路上。
在一個(gè)實(shí)施例中，所述激光增益介質(zhì)的入射端鍍有808nm增透膜和1064nm高反膜，輸出端鍍有1064nm高反膜；所述半導(dǎo)體激光器發(fā)光芯片發(fā)出的光直接近距離端面泵浦所述激光增益介質(zhì)；所述功率監(jiān)測(cè)裝置為光敏面鍍有1064nm增透膜和808nm高反膜的光電二極管；所述功率監(jiān)測(cè)裝置也可以由光電二極管上方加一片對(duì)1064nm的光高透過率，對(duì)808nm的光強(qiáng)吸收的濾波片來實(shí)現(xiàn)。
本實(shí)用新型的微型封裝的紅外激光器還包括調(diào)Q晶體，放置在所述激光增益介質(zhì)和所述輸出濾波片之間，與所述激光增益介質(zhì)合在一起或分開放置；以及選模元件，放置在所述激光增益介質(zhì)和所述輸出濾波片之間，與所述激光增益介質(zhì)合在一起或分開放置。
采用本實(shí)用新型的技術(shù)方案的微型封裝的綠光激光器(GDL)成本低、體積小巧、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可以大大提高生產(chǎn)效率、適合于大批量自動(dòng)化生產(chǎn)。


圖1(a)和(b)是現(xiàn)有技術(shù)的激光器的結(jié)構(gòu)框圖；圖2(a)和(b)是本實(shí)用新型的微型封裝的綠光激光器的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖；圖3(a)和(b)是本實(shí)用新型的微型封裝的綠光激光器的另一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖；圖4是本實(shí)用新型的微型封裝的綠光激光器的第三個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖；圖5是本實(shí)用新型的微型封裝的綠光激光器的第四個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖；圖6是本實(shí)用新型的微型封裝的綠光激光器第五個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖；圖7是本實(shí)用新型的微型封裝的紅外激光器的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例來進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。
圖2(a)和(b)是本實(shí)用新型的微型封裝的綠光激光器的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖，該結(jié)構(gòu)中沒有耦合聚焦系統(tǒng)。該實(shí)施例包括熱沉201，安裝在半導(dǎo)體激光器管殼208的一端。半導(dǎo)體激光器發(fā)光芯片202，固定在熱沉201上。激光增益介質(zhì)203和光學(xué)倍頻晶體204相連，它們膠合、光膠或深化光膠在一起形成綠光激光器微片(GLC)。激光增益介質(zhì)203可以是Nd∶YAG、Nd∶YVO4或類似激光增益介質(zhì)，光學(xué)倍頻晶體204可以是KTP、KDP、LBO、BBO、ADP、LiIO3或類似非線性材料。由激光增益介質(zhì)203和光學(xué)倍頻晶體204相連而成的綠光激光器微片的入射端(即激光增益介質(zhì)203的入射端)鍍有808nm增透膜、532nm和1064nm高反膜，輸出端(即光學(xué)倍頻晶體204的輸出端)鍍有1064nm高反膜和532nm增透膜，綠光激光器微片及其上的鍍膜一同構(gòu)成光學(xué)諧振腔。輸出濾波片205在半導(dǎo)體激光器管殼208的另一端，呈傾斜角度放置。功率監(jiān)測(cè)裝置固定在熱沉201上，其位置在輸出濾波片205的反射光光路上。該實(shí)施例中功率監(jiān)測(cè)裝置為光電二極管206，其光敏面鍍有532nm增透膜、808nm和1064nm高反膜，或者在光敏面上方加一片對(duì)532nm的光高透過率，對(duì)808nm和1064nm的光強(qiáng)吸收的濾波片。該實(shí)施例的工作原理如下半導(dǎo)體激光器發(fā)光芯片202出射的光近距離直接入射綠光激光器微片，輸出532nm的綠光，綠光打到以小角度傾斜放置的輸出濾波片205上，輸出濾波片205將輸出綠光中一小部分光反射到封裝在熱沉201上的光電二極管206的光敏面上，光電二極管206將采樣到的光信號(hào)轉(zhuǎn)化為光電流，通過外接比較電路，實(shí)現(xiàn)內(nèi)置APC結(jié)構(gòu)對(duì)532nm綠光的恒功率控制。所有該激光器組件都由半導(dǎo)體激光器管殼208承接，并封裝在半導(dǎo)體激光器管殼208內(nèi)，實(shí)現(xiàn)微型封裝的綠光激光器(GDL)。
如圖3所示為本實(shí)用新型的GDL的另一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖，該實(shí)施例的結(jié)構(gòu)中還包括耦合聚焦系統(tǒng)303，固定在半導(dǎo)體激光器管殼309的內(nèi)壁上，位于半導(dǎo)體激光器發(fā)光芯片302和激光增益介質(zhì)304的中間。該實(shí)施例中，激光增益介質(zhì)303和光學(xué)倍頻晶體304膠合、光膠或深化光膠在一起形成GLC。半導(dǎo)體激光器發(fā)光芯片302出射光經(jīng)耦合聚焦系統(tǒng)303后，聚焦到GLC上，輸出532nm的綠光，綠光打到以小角度傾斜放置的輸出濾波片306上后，一小部分綠光被反射到封裝在熱沉301上的光電二極管307的光敏面上，通過外接比較電路，實(shí)現(xiàn)內(nèi)置APC結(jié)構(gòu)對(duì)532nm綠光的恒功率控制，所有該激光器組件都由半導(dǎo)體激光器管殼309承接，并封裝在半導(dǎo)體激光器管殼309內(nèi)，實(shí)現(xiàn)微型封裝的綠光激光器(GDL)。該實(shí)施例中的鍍膜情況與上一個(gè)實(shí)施例相同。
如圖4所示為本實(shí)用新型的GDL的第三個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖，該實(shí)施例中，激光增益介質(zhì)403和光學(xué)倍頻晶體404分開放置，激光增益介質(zhì)403靠近半導(dǎo)體激光器發(fā)光芯片402的表面(入射端)鍍有808nm增透膜和1064nm高反膜，另一面(輸出端)鍍有1064nm增透膜，光學(xué)倍頻晶體404靠近激光增益介質(zhì)403的表面(入射端)鍍有1064nm增透膜和532nm增透膜，另一面(輸出端)鍍有1064nm高反膜和532nm增透膜。半導(dǎo)體激光器發(fā)光芯片402出射光直接近距離入射激光增益介質(zhì)403，產(chǎn)生的1064nm紅外光經(jīng)光學(xué)倍頻晶體404后，得到532nm的綠光輸出，綠光打到以小角度傾斜放置的輸出濾波片405后，一小部分綠光被反射到封裝在熱沉401上的光電二極管406上，通過外接比較電路，實(shí)現(xiàn)內(nèi)置APC結(jié)構(gòu)對(duì)532nm綠光的恒功率控制。所有該激光器組件都由半導(dǎo)體激光器管殼承接，并封裝在半導(dǎo)體激光器管殼內(nèi)，實(shí)現(xiàn)微型封裝的綠光激光器(GDL)。
如圖5所示為本實(shí)用新型的GDL的第四個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖，該GLC類似與第一、第二個(gè)實(shí)施例，激光增益介質(zhì)503和光學(xué)倍頻晶體504形成GLC，在GLC后(即GLC和輸出濾波片之間)還放置一調(diào)Q晶體505，調(diào)Q晶體505與GLC可以膠合、光膠或深化光膠在一起，也可以分開放置，通過調(diào)Q晶體505，該激光器可實(shí)現(xiàn)微型封裝的脈沖綠光激光器。其它部件，熱沉501、半導(dǎo)體激光器發(fā)光芯片502、輸出濾波片506、光電二極管507均和前述實(shí)施例中一樣。
如圖6所示為本實(shí)用新型的GDL的第五個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖，該GLC類似與第一、第二個(gè)實(shí)施例，激光增益介質(zhì)603和光學(xué)倍頻晶體604形成GLC，在GLC后(即GLC和輸出濾波片之間)放置一選模元件605，選模元件605與GLC可以膠合、光膠或深化光膠在一起，也可以分開放置，通過選模元件605，該激光器可實(shí)現(xiàn)微型封裝的單縱模綠光激光器。其它部件，熱沉601、半導(dǎo)體激光器發(fā)光芯片602、輸出濾波片606、光電二極管607均和前述實(shí)施例中一樣。
本實(shí)用新型的微型封裝結(jié)構(gòu)還可以應(yīng)用到紅外激光器上。圖7所示為本實(shí)用新型的微型封裝的紅外激光器的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖，該實(shí)施例包括熱沉701，安裝在半導(dǎo)體激光器管殼(圖7中沒有畫出)的一端。半導(dǎo)體激光器發(fā)光芯片702固定在熱沉701上。激光增益介質(zhì)703和其上的鍍膜共同形成光學(xué)諧振腔，固定在半導(dǎo)體激光器管殼的內(nèi)壁上；半導(dǎo)體激光器發(fā)光芯片702發(fā)出的光照射到所述激光增益介質(zhì)上。該實(shí)施例中，激光增益介質(zhì)703的入射端鍍有808nm增透膜和1064nm高反膜，輸出端鍍有1064nm高反膜(R92％~98％)。輸出濾波片704安裝在半導(dǎo)體激光器管殼的另一端，呈傾斜角度放置。功率監(jiān)測(cè)裝置固定在熱沉701上，其位置在輸出濾波片704的反射光光路上。該實(shí)施例中，功率監(jiān)測(cè)裝置為光電二極管705，其光敏面鍍有1064nm增透膜和808nm高反膜，或者在光敏面上方加一片對(duì)1064nm的光高透過率，對(duì)808nm的光強(qiáng)吸收的濾波片。該實(shí)施例的工作原理如下半導(dǎo)體激光器發(fā)光芯片702出射的泵浦光近距離直接入射到激光增益介質(zhì)703上，輸出1064nm的紅外光，紅外光打到以小角度傾斜放置的輸出濾波片704上后，一小部分紅外光被反射到封裝在熱沉701上的光電二極管705上，通過外接比較電路，實(shí)現(xiàn)內(nèi)置APC對(duì)1064nm紅外光的恒功率控制，所有該激光器組件都封裝在半導(dǎo)體激光器管殼內(nèi)，實(shí)現(xiàn)微型封裝的紅外激光器。
圖7所示的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)中也可以加入調(diào)Q晶體或選模元件，實(shí)現(xiàn)微型封裝的紅外調(diào)Q激光器或紅外單縱模激光器。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下突出效果本實(shí)用新型將半導(dǎo)體激光泵浦的綠光激光器的所有組件都封裝在一個(gè)微型的半導(dǎo)體激光器管殼中，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小巧、且大大降低了生產(chǎn)成本，適合于大批量自動(dòng)化生產(chǎn)。
上述實(shí)施例是提供給熟悉本領(lǐng)域內(nèi)的人員來實(shí)現(xiàn)或使用本實(shí)用新型的，熟悉本領(lǐng)域的人員可在不脫離本實(shí)用新型的發(fā)明思想的情況下，對(duì)上述實(shí)施例做出種種修改或變化，因而本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不被上述實(shí)施例所限，而應(yīng)該是符合權(quán)利要求書提到的創(chuàng)新性特征的最大范圍。
權(quán)利要求1.一種微型封裝的綠光激光器，包括半導(dǎo)體激光器發(fā)光芯片、由激光增益介質(zhì)和光學(xué)倍頻晶體合成的綠光激光器微片、輸出濾波片、功率監(jiān)測(cè)裝置和熱沉，其特征在于，上述元件均以半導(dǎo)體激光器管殼作為承接并固定于其上，且所有組件都封裝到微型的半導(dǎo)體激光器管殼內(nèi)，所述熱沉安裝在所述半導(dǎo)體激光器管殼的一端；所述半導(dǎo)體激光器發(fā)光芯片固定在所述熱沉上；所述激光增益介質(zhì)和所述光學(xué)倍頻晶體合成的綠光激光器微片和其上的鍍膜共同形成光學(xué)諧振腔，固定在所述半導(dǎo)體激光器管殼的內(nèi)壁上；所述半導(dǎo)體激光器發(fā)光芯片發(fā)出的光照射到所述綠光激光器微片上；所述輸出濾波片安裝在所述半導(dǎo)體激光器管殼的另一端，呈傾斜角度放置；所述功率監(jiān)測(cè)裝置固定在所述熱沉上，其位置在所述輸出濾波片的反射光光路上。
2.如權(quán)利要求1所述的微型封裝的綠光激光器，其特征在于，所述綠光激光器微片的入射端鍍有808nm增透膜、1064nm高反膜和532nm高反膜，輸出端鍍有532nm增透膜和1064nm高反膜；所述綠光激光器微片和其上的鍍膜共同形成光學(xué)諧振腔；所述半導(dǎo)體激光器發(fā)光芯片發(fā)出的光直接近距離端面泵浦所述綠光激光器微片；所述功率監(jiān)測(cè)裝置為光敏面鍍有532nm增透膜、808nm高反膜和1064nm高反膜的光電二極管；或者所述功率監(jiān)測(cè)裝置為光電二極管上方加一片對(duì)532nm的光高透過率，對(duì)808nm和1064nm的光強(qiáng)吸收的濾波片。
3.如權(quán)利要求2所述的微型封裝的綠光激光器，其特征在于，還包括耦合聚焦系統(tǒng)，固定在所述半導(dǎo)體激光器管殼的內(nèi)壁上，位于所述半導(dǎo)體激光器發(fā)光芯片和所述綠光激光器微片的中間；所述半導(dǎo)體激光器發(fā)光芯片發(fā)出的光經(jīng)所述耦合聚焦系統(tǒng)聚焦后照射到所述綠光激光器微片上。
4.如權(quán)利要求1所述的微型封裝的綠光激光器，其特征在于，設(shè)有所述綠光激光器微片，所述激光增益介質(zhì)和所述光學(xué)倍頻晶體分開放置；所述激光增益介質(zhì)的入射端鍍有808nm增透膜和1064nm高反膜，輸出端鍍有1064nm增透膜；所述光學(xué)倍頻晶體的入射端鍍有532nm增透膜和1064nm增透膜，輸出端鍍有532nm增透膜1064nm高反膜；所述激光增益介質(zhì)、所述光學(xué)倍頻晶體和其上的鍍膜共同形成光學(xué)諧振腔，所述半導(dǎo)體激光器發(fā)光芯片發(fā)出的光直接近距離端面泵浦所述激光增益介質(zhì)；所述功率監(jiān)測(cè)裝置為光敏面鍍有532nm增透膜、808nm高反膜和1064nm高反膜的光電二極管；或者所述功率監(jiān)測(cè)裝置為光電二極管上方加一片對(duì)532nm的光高透過率，對(duì)808nm和1064nm的光強(qiáng)吸收的濾波片。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的微型封裝的綠光激光器，其特征在于，還包括調(diào)Q晶體，放置在所述綠光激光器微片和所述輸出濾波片之間，與所述綠光激光器微片合在一起或分開放置。
6.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的封裝的綠光半導(dǎo)體激光器，其特征在于，還包括選模元件，放置在所述綠光激光器微片和所述輸出濾波片之間，與所述綠光激光器微片合在一起或分開放置。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種微型封裝的綠光激光器，包括半導(dǎo)體激光器發(fā)光芯片、由激光增益介質(zhì)和光學(xué)倍頻晶體合成的綠光激光器微片、輸出濾波片、功率監(jiān)測(cè)裝置和熱沉，其特點(diǎn)是，上述元件均以半導(dǎo)體激光器管殼作為承接并固定于其上，且所有組件都封裝到微型的半導(dǎo)體激光器管殼內(nèi)，熱沉安裝在半導(dǎo)體激光器管殼的一端；發(fā)光芯片固定在熱沉上；綠光激光器微片及其上的鍍膜共同形成光學(xué)諧振腔，固定在管殼的內(nèi)壁上；發(fā)光芯片發(fā)出的光照射到綠光激光器微片上；輸出濾波片安裝在管殼的另一端，呈傾斜角度放置；功率監(jiān)測(cè)裝置固定在熱沉上，其位置在輸出濾波片的反射光光路上。該微型封裝的綠光激光器成本低、體積小巧、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可以大大提高生產(chǎn)效率、適合于大批量自動(dòng)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)H01S3/00GK2667747SQ20032010837
公開日2004年12月29日 申請(qǐng)日期2003年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月26日
發(fā)明者尤利寧, 張文照, 鄭先文, 徐文虎, 徐振華, 陳燕萍, 張哨峰 申請(qǐng)人:上海冠威光電有限公司