一種非臨界相位匹配倍頻的紫光激光器及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種非臨界相位匹配倍頻的紫光激光器。包括LaCOB倍頻晶體。所述LaCOB為硼酸鈣氧鑭（LaCa4O(BO3)3的簡稱。利用其非臨界相位匹配直接倍頻商用的中心波長為808±5nm的半導(dǎo)體(LD)激光器，獲得中心波長405~407nm輸出的高功率紫光激光器，紫光固體激光器。該激光器具有轉(zhuǎn)化效率高、成本低、結(jié)構(gòu)緊湊、小型化、可靠性高、壽命長等優(yōu)點。本發(fā)明紫激光器的結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，轉(zhuǎn)化率高。因為該激光器所采用的倍頻材料LaCOB晶體是沿折射率主軸加工的，應(yīng)用LaCOB晶體的非臨界相位匹配技術(shù)，可以增加激光器穩(wěn)定性，提高激光器效率。其它紫激光器不是利用非線性光學(xué)晶體非臨界相位匹配技術(shù)直接倍頻LD得到的。
【專利說明】一種非臨界相位匹配倍頻的紫光激光器及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種非臨界相位匹配倍頻的紫光激光器及其制備方法，屬于激光與器件的【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]全固態(tài)藍紫光激光器因其在激光生物醫(yī)學(xué)、激光彩色顯示、激光高密度數(shù)據(jù)存儲、激光光譜學(xué)、激光打印、激光水下成像與通訊、激光制冷等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，近年來備受人們重視。目前，實現(xiàn)全固態(tài)藍紫色激光光源的途徑主要有三種:(I)直接發(fā)射藍光的激光二極管；(2) LD泵浦全固態(tài)激光再通過非線性光學(xué)手段獲得的藍紫色激光器；(3)直接倍頻LD的藍紫色光源。直接發(fā)射藍光的半導(dǎo)體激光器，具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、電-光轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點，但由于半導(dǎo)體材料本身的缺陷難于克服，使得藍色激光二極管的發(fā)展相對緩慢，與實用化之間還有一段距離。LD泵浦全固態(tài)激光再通過非線性光學(xué)頻率轉(zhuǎn)換如倍頻、和頻等方法來得到藍紫色激光輸出，中間環(huán)節(jié)多，整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性相對較差。通過直接倍頻LD獲得藍紫色激光具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、成本低、轉(zhuǎn)化率高，能夠?qū)崿F(xiàn)高的光-光轉(zhuǎn)換效率。最近幾年商用LD技術(shù)飛速發(fā)展，其光束質(zhì)量和輸出功率均得到提高，發(fā)射線寬得到壓縮，各種新型倍頻晶體質(zhì)量不斷提高，直接倍頻LD的藍紫色光源技術(shù)得到飛速發(fā)展。目前這種通過二次諧波(SHG)將LD泵浦的紅外激光輸出直接倍頻得到藍紫色激光的技術(shù)已獲得應(yīng)用，但其中關(guān)鍵的倍頻晶體有限。目前市場上主要有三硼酸鋰(LB0)、周期性極化鈮酸鋰(PPLN)和周期性極化磷酸氧鈦鉀(PPKTP)等晶體能夠?qū)崿F(xiàn)藍紫激光的輸出，但是其相位匹配方向偏離晶體光學(xué)主軸較大，因此BBO晶體基頻光與倍頻光走離角大，基頻光容許角小，不能夠利用較長晶體獲得高的轉(zhuǎn)化率；PPLN和PPKTP晶體生長慢，晶體加工及制備技術(shù)復(fù)雜，基頻光容許角小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種非臨界相位匹配倍頻的紫光激光器。本發(fā)明所述的激光器為利用其非臨界相位匹配技術(shù)直接倍頻商用半導(dǎo)體激光器(LD，中心波長808±5nm)，獲得紫光(中心波長405?407nm)輸出的全固體激光器。該紫光激光器具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、穩(wěn)定性好、成本低、壽命長、體積小、轉(zhuǎn)化率高等優(yōu)點，有利于藍紫激光器發(fā)展和應(yīng)用。
[0004]本發(fā)明還提供一種上述非臨界相位匹配倍頻的紫光激光器的制備方法。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]專業(yè)技術(shù)術(shù)語:
[0007]1.相位匹配(PM)
[0008]基頻光射入非線性光學(xué)晶體，在光路的每個地方都產(chǎn)生二次極化波或稱倍頻光波。光頻電場在晶體中傳到哪里，就會在那里產(chǎn)生二次諧波，由于晶體折射率的色散，二次諧波發(fā)射的二次諧波的傳播速度與入射基頻波的傳播速度不同，不同時刻在晶體中的不同部位所發(fā)射的二次諧波在晶體內(nèi)傳播的過程要發(fā)生干涉現(xiàn)象，相干的結(jié)果決定著輸出光的強度。要想得到較強的二次諧波輸出，不同時刻在晶體中不同部位所發(fā)射的二次諧波必須位相一致，要達到這一目的，就要求入射的基頻光在晶體的傳播速度與二次諧波在晶體的傳播速度相同，從而得到較強的倍頻光輸出，這就是相位匹配的含義。
[0009]2.臨界相位匹配(CPM)非臨界相位匹配(NCPM)
[0010]非臨界相位匹配(NCPM)對單軸晶而言是指垂直光軸方向的相位匹配，對雙軸晶而言是指沿折射率主軸方向的相位匹配，其它情況的相位匹配稱為臨界相位匹配(CPM)t5NCPM和CPM相比具有走離角為零、容許角大的優(yōu)勢，因而便于利用較長晶體獲得較高轉(zhuǎn)化效率。
[0011]3.LaCOB倍頻晶體在此是指沿倍頻方向加工好的小塊晶體，LaCOB晶體是尚未沿倍頻方向加工的大塊晶體。
[0012]發(fā)明概述
[0013]本發(fā)明涉及一種非臨界相位匹配倍頻的紫光激光器，包括LaCOB倍頻晶體。所述LaCOB為硼酸鈣氧鑭(LaCa4O(BO3)3的簡稱。利用其非臨界相位匹配直接倍頻商用的中心波長為808±5nm的半導(dǎo)體(LD)激光器，獲得中心波長405?407nm輸出的高功率紫光激光器，紫光固體激光器。該激光器具有轉(zhuǎn)化效率高、成本低、結(jié)構(gòu)緊湊、小型化、可靠性高、壽命長等優(yōu)點。
[0014]目前商用中心波長為808nm±5nm的半導(dǎo)體激光器技術(shù)已比較成熟，體積小、重量輕、耗電小，便于與光纖耦合，輸出功率越來越高，可以直接進行強度調(diào)制和通過溫控改變LD的輸出波長。利用晶體的NCPM技術(shù)直接倍頻商用LD，能夠獲得更高轉(zhuǎn)化效率，更穩(wěn)定的激光器，通過計算硼酸鈣氧鑭(LaCOB)晶體在垂直ZX主平面沿Y軸通光的非臨界匹配波長在813nm附近，并且用光學(xué)參量振蕩激光器(OPO)進行測試，發(fā)現(xiàn)在基頻光811nnT815nm入射下均觀測到倍頻紫光，將商用中心波長808nm±5nm半導(dǎo)體激光器的出射波長通過控溫法調(diào)到811nnT813nm，通過設(shè)計適當?shù)那荤R或者將晶體通光端面鍍膜，在室溫20°C下可以實現(xiàn)LaCOB晶體非臨界相位匹配直接倍頻LD，獲得了 405?407nm紫光激光。
[0015]發(fā)明詳述
[0016]一種非臨界相位匹配倍頻的紫光激光器，包括出光中心波長為808±5nm的LD和LaCOB倍頻晶體，所述LaCOB倍頻晶體的具體切角是(90°，90° )，上述切角遵循晶體學(xué)的國際慣例，前一個角度為空間切割方向與空間坐標系中Z軸的夾角，后一個角度為空間切割方向在空間坐標系中XY平面內(nèi)的投影與X軸的夾角，其中X軸、Y軸和Z軸為三維空間的坐標軸。在20°C的室溫下，該LaCOB倍頻晶體沿Y軸方向的理論非臨界相位匹配波長在813nm附近。本發(fā)明所設(shè)計的紫光激光器是用LaCOB直接倍頻商用808±5nm LD獲得的，中心波長在405-407nm附近，有利于直接倍頻LD藍紫光激光器的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化。
[0017]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述LD為脈沖運轉(zhuǎn)LD或連續(xù)運轉(zhuǎn)LD，通過控溫技術(shù)調(diào)諧調(diào)到出光中心波長為811nm_813nm。
[0018]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述LaCOB倍頻晶體的制備方法:將LaCOB晶體沿光學(xué)主軸XYZ主平面加工，XZ雙面拋光?？紤]到晶體定向和加工誤差，晶體的切角為(90±2°，90±2° )。這里遵循晶體學(xué)的國際慣例，前一個角度為空間切割方向與Z軸的夾角，后一個角度為空間切割方向在XY平面內(nèi)的投影與X軸的夾角。
[0019]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述LaCOB倍頻晶體的制備方法:將LaCOB晶體沿XYZ主平面加工，XZ面拋光，LD發(fā)出波長為811-813nm的激光垂直入射至LaCOB倍頻晶體的ZX主平面，沿Y軸通光。本發(fā)明中，對LaCOB倍頻晶體的XZ面拋光，可增加LaCOB倍頻晶體Y軸的長度達2(T30mm，提高轉(zhuǎn)化效率。
[0020]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，在所述LaCOB倍頻晶體的出射端設(shè)置濾除基頻光的濾色片，只得到波長為405-407nm的紫色激光。
[0021]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述LaCOB倍頻晶體的制備方法:將LaCOB晶體沿XYZ主平面加工，XZ面拋光，在所述LaCOB倍頻晶體的入射面增透波長為811-815nm的激光、高反波長為405-408nm的激光；在所述LaCOB倍頻晶體的出射面增透波長為405_408nm的激光、高反波長為811-815nm的激光。此處設(shè)計的優(yōu)點在于，提高了本發(fā)明所述紫光激光器的性能。
[0022]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，在所述LaCOB倍頻晶體的入射面實現(xiàn)增透和高反的方法為:在所述入射面上鍍膜:811-815nm增透膜和405_408nm高反膜；在所述LaCOB倍頻晶體的出射面鍍膜:811-815nm高反膜和405_408nm增透膜。
[0023]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，在所述LaCOB倍頻晶體的入射面實現(xiàn)增透和高反的方法為:在所述入射面前部設(shè)置一個811-815nm增透、405-408nm高反的透鏡；在出射面后部設(shè)置一個 811-815nm 高反、405_408nm 增透鏡。
[0024]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0025]1、本發(fā)明紫激光器的結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，轉(zhuǎn)化率高。因為該激光器所采用的倍頻材料LaCOB晶體是沿折射率主軸加工的，應(yīng)用LaCOB晶體的非臨界相位匹配技術(shù)，可以增加激光器穩(wěn)定性，提高激光器效率。其它紫激光器不是利用非線性光學(xué)晶體非臨界相位匹配技術(shù)直接倍頻LD得到的。
[0026]2、本發(fā)明紫激光器是采用直接倍頻商用中心波長為808±5nm的LD得到的，輸出波長405-407nm短于一般藍紫激光器,商用808±5nm的LD技術(shù)成熟、功率高、價格低,本發(fā)明紫激光器成本低于其它藍紫激光器。
[0027]3、藍紫激光器市場上采用的倍頻晶體主要有三硼酸鋰(LB0)、周期性極化鈮酸鋰(PPLN)和周期性極化磷酸氧鈦鉀(PPKTP)等晶體生長慢，加工復(fù)雜，成本高。本發(fā)明激光器采用的LaCOB晶體用提拉法生長短時間內(nèi)就可以獲得大尺寸單晶，直接沿主軸加工后不需要外加電場極化便能用，LaCOB晶體硬度大，性質(zhì)穩(wěn)定，不易潮解，因此本發(fā)明紫激光器使用壽命長。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1、LaCOB倍頻晶體結(jié)晶學(xué)軸a, b, c,折射率主軸X，Y, Z和晶面(-201)，(010)，(202)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2、LaCOB倍頻晶體沿折射率主軸的加工示意圖；
[0030]圖3、LaCOB晶體直接倍頻輸出波長81 Inm的光纖耦合LD，LaCOB晶體兩側(cè)鍍膜；
[0031]圖4、LaCOB晶體直接倍頻輸出波長81 Inm的光纖耦合LD，LaCOB晶體前后放置適當?shù)耐哥R。
【具體實施方式】:
[0032]下面結(jié)合實施例和說明書附圖對本發(fā)明做詳細的說明，但不限于此。[0033]實施例1、
[0034]一種非臨界相位匹配倍頻的紫光激光器，包括出光中心波長為808±5nm的LD和LaCOB倍頻晶體，所述LaCOB倍頻晶體的具體切角是(90°，90° )，上述切角遵循晶體學(xué)的國際慣例，前一個角度為空間切割方向與空間坐標系中Z軸的夾角，后一個角度為空間切割方向在空間坐標系中XY平面內(nèi)的投影與X軸的夾角，其中X軸、Y軸和Z軸為三維空間的坐標軸。在20°C的室溫下，該LaCOB倍頻晶體沿Y軸方向的理論非臨界相位匹配波長在813nm附近。本發(fā)明所設(shè)計的紫光激光器是用LaCOB直接倍頻商用808±5nm LD獲得的，中心波長在405-407nm附近，有利于直接倍頻LD藍紫光激光器的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化。所述LD為脈沖運轉(zhuǎn)LD或連續(xù)運轉(zhuǎn)LD，通過控溫技術(shù)調(diào)諧調(diào)到出光中心波長為811nm-813nm。
[0035]實施例2、
[0036]如實施例1所述的一種非臨界相位匹配倍頻的紫光激光器，其區(qū)別在于，在所述LaCOB倍頻晶體的出射端設(shè)置濾除基頻光的濾色片，只得到波長為405-407nm的紫色激光。
[0037]實施例3、
[0038]如實施例1所述的一種非臨界相位匹配倍頻的紫光激光器，其區(qū)別在于，所述LaCOB倍頻晶體的制備方法:將LaCOB晶體沿XYZ主平面加工，XZ面拋光，在所述LaCOB倍頻晶體的入射面增透波長為811-815nm的激光、高反波長為405_408nm的激光；在所述LaCOB倍頻晶體的出射面增透波長為405-408nm的激光、高反波長為811_815nm的激光。此處設(shè)計的優(yōu)點在于，提高了本發(fā)明所述紫光激光器的性能。
[0039]在所述LaCOB倍頻晶體的入射面實現(xiàn)增透和高反的方法為:在所述入射面上鍍膜:811-815nm增透膜和405_408nm高反膜；在所述LaCOB倍頻晶體的出射面鍍膜:811-815nm高反膜和405_408nm增透膜。
[0040]實施例4、
[0041]如實施例1所述的一種非臨界相位匹配倍頻的紫光激光器，其區(qū)別在于，在所述LaCOB倍頻晶體的入射面實現(xiàn)增透和高反的方法為:在所述入射面前部設(shè)置一個811-815nm增透、405-408nm高反的透鏡；在出射面后部設(shè)置一個811_815nm高反、405-408nm 增透鏡。
[0042]實施例5、
[0043]如實施例1所述的一種非臨界相位匹配倍頻的紫光激光器的制備方法，包括LaCOB倍頻晶體的制備方法:將LaCOB晶體沿XYZ主平面加工，XZ面拋光，LD發(fā)出波長為811-813nm的激光垂直入射至LaCOB倍頻晶體的ZX主平面，沿Y軸通光。本發(fā)明中，對LaCOB倍頻晶體的XZ面拋光，可增加LaCOB倍頻晶體Y軸的長度達2(T30mm，提高轉(zhuǎn)化效率。具體對LaCOB倍頻晶體的加工如下:
[0044](I)取LaCOB晶體研成粉末后，用粉末X射線衍射方法進行結(jié)構(gòu)解析，得到LaCOB晶胞參數(shù)為:a=0.8168nm, b=l.608lnm, c=0.3630nm, β =101.2±0.I。，即結(jié)晶學(xué)軸 a 與 c 的夾角為101.2±0.1°。將LaCOB晶體在X射線定向儀上定出(-201)和(010)晶面，衍射角度分別為30.9°、5.5°，并以此晶面為基準面，確定(-201)晶面與結(jié)晶學(xué)c軸的夾角為57.7±1° ;采用偏光顯微鏡，應(yīng)用干涉消光法確定LaCOB晶體的結(jié)晶學(xué)軸(a，b和c)與光學(xué)主軸(X、Y和Z)的夾角為(a，Z)=24.8±l°，(c，X) =13.4± 1° ;結(jié)晶軸b與光學(xué)主軸Y反向；[0045](2)將步驟中(I) LaCOB晶體確定的光學(xué)主軸XYZ進行加工，考慮到晶體定向加工時誤差倍頻晶體器件的切角是(90±2° 90±2° )。晶體樣品尺寸為:i*x*imm3(x代表Y方向長度，5 ≤x≤ 30 ;4≤i≤10)，將XZ面雙面精拋光，其中拋光度在30'之內(nèi)，沿Y通光方向的長度是5-10mm。此處i=5。
[0046](3)將步驟(2)得到的LaCOB晶體樣品放到特制的晶體夾具上，采用恒溫水箱冷卻控制晶體的溫度在20°C左右。
[0047](4)采用連續(xù)輸出的LD泵浦，LD波長通過溫控調(diào)到811nnT813nm附近，調(diào)整夾具位置，使LD泵浦光沿晶體Y軸方向通入，用濾色片濾過基頻光便可得到405-407nm附近的紫色激光輸出。
[0048]實施例6、
[0049]如實施例1所述的一種非臨界相位匹配倍頻的紫光激光器的制備方法，包括LaCOB倍頻晶體的制備方法:
[0050](1)取LaCOB晶體研成粉末后，用粉末X射線衍射方法進行結(jié)構(gòu)解析，得到LaCOB晶胞參數(shù)為:a=0.8168nm, b=l.608 lnm, c=0.3630nm, β=101.2±0.1° ，即結(jié)晶學(xué)軸 a 與 c 的夾角為101.2±0.1°。將LaCOB晶體在X射線定向儀上定出(202)和(010)晶面，衍射角度分別為62.45°、5.5°，并以此晶面為基準面，確定(202)晶面與結(jié)晶學(xué)c軸的夾角為24±1° ;米用偏光顯微鏡,應(yīng)用干涉消光法確定LaCOB晶體的結(jié)晶學(xué)軸(a, b和c)與光學(xué)主軸(X、Y和Z)的夾角為(a，Z)=24.8±l°，(c，X) =13.4± 1° ;結(jié)晶軸b與光學(xué)主軸Y反向。
[0051](2)將步驟(I)中LaCOB晶體參考確定的光學(xué)主軸XYZ加工，考慮到晶體定向加工時誤差倍頻晶體器件的切角是(90±2° 90±2° )。晶體樣品尺寸為:(X代表Y方向長度，5≤X≤30 ;4≤i ≤10)，，將XZ面雙面精拋光，其中拋光度在30'之內(nèi)，沿Y通光方向的長度是10-20mm。此處i=5。
[0052](3)將步驟⑵得到LaCOB晶體放到特制的晶體夾具上，采用恒溫水箱冷卻控制晶體的溫度在20°C左右。
[0053](4)本發(fā)明激光器的LD運轉(zhuǎn)方式是脈沖輸出，LD的波長通過溫控調(diào)到811nnT813nm附近，沿晶體Y軸方向通光，用濾色片濾過基頻光便可得到405-407nm附近的紫色激光。
[0054]實施例7、
[0055]如實施例1所述的一種非臨界相位匹配倍頻的紫光激光器的制備方法，包括LaCOB倍頻晶體的制備方法:
[0056](1)取LaCOB晶體研成粉末后，用粉末X射線衍射方法進行結(jié)構(gòu)解析，得到LaCOB晶胞參數(shù)為:a=0.8168nm, b=l.608 lnm, c=0.3630nm, β=101.2±0.1° ，即結(jié)晶學(xué)軸 a 與 c 的夾角為101.2±0.1°。將LaCOB晶體在X射線定向儀上定出(-201)和(010)晶面，衍射角度分別為30.9°、5.5°，并以此晶面為基準面，確定(-201)晶面與結(jié)晶學(xué)c軸的夾角為57.7±1° ;采用偏光顯微鏡，應(yīng)用干涉消光法確定LaCOB晶體的結(jié)晶學(xué)軸(a，b和c)與光學(xué)主軸(X、Y和Z)的夾角為(a，Z)=24.8±l°，(c，X) =13.4± 1° ;結(jié)晶軸b與光學(xué)主軸Y反向。
[0057](2)將步驟(1)中LaCOB晶體參考確定的光學(xué)主軸XYZ加工，考慮到晶體定向加工時誤差倍頻晶體器件的切角是(90±2° 90±2° )。晶體樣品尺寸為:i*x*imm3 (X代表Y方向長度，5 SxS 30 ;4≤i ≤ 10)，將XZ面雙面精拋光，其中拋光度在30'之內(nèi)，沿Y通光方向的長度是5-30mm。此處i=5。
[0058](3)將步驟⑵得到的LaCOB晶體ZX平面鍍膜，在入射面鍍膜811_815nm增透405-408nm高反,在出射面鍍膜811_815nm高反405_408nm部分透過。
[0059](4)將步驟(3)得到LaCOB晶體放到適當?shù)木w夾具上，采用恒溫水箱冷卻控制晶體的溫度在20°C左右。
[0060](5)本發(fā)明激光器的LD運轉(zhuǎn)方式是連續(xù)輸出，LD的波長通過溫控調(diào)到811nnT813nm附近，沿晶體Y軸方向通光，用濾色片濾過基頻光便可得到405-407nm附近的紫色激光。
[0061]實施例8、
[0062]如實施例1所述的一種非臨界相位匹配倍頻的紫光激光器的制備方法，包括LaCOB倍頻晶體的制備方法:
[0063](I)取LaCOB晶體研成粉末后，用粉末X射線衍射方法進行結(jié)構(gòu)解析，得到LaCOB晶胞參數(shù)為:a=0.8168nm, b=l.608 lnm, c=0.3630nm, β=101.2±0.1° ，即結(jié)晶學(xué)軸 a 與 c 的夾角為101.2±0.1°。將LaCOB晶體在X射線定向儀上定出(202)和(010)晶面，衍射角度分別為62.45°、5.5°，并以此晶面為基準面，確定(202)晶面與結(jié)晶學(xué)c軸的夾角為24±1° ;米用偏光顯微鏡,應(yīng)用干涉消光法確定LaCOB晶體的結(jié)晶學(xué)軸(a, b和c)與光學(xué)主軸(X、Y和Z)的夾角為(a，Z)=24.8±l°，(c，X) =13.4± 1° ;結(jié)晶軸b與光學(xué)主軸Y反向。
[0064](2)將步驟(I)中LaCOB晶體參考確定的光學(xué)主軸XYZ加工，考慮到晶體定向加工時誤差倍頻晶體器件的切角是(90±2° 90±2° )。晶體樣品尺寸為:(X代表Y方向長度，5 SxS 30 ;4≤i ≤ 10)，將XZ面雙面精拋光，其中拋光度在30'之內(nèi)，沿Y通光方向的長度是l(T20mm。此處i=5。
[0065](3)將步驟⑵得到的LaCOB晶體ZX平面鍍膜，在入射面鍍膜811_815nm增透405-408nm高反,在出射面鍍膜811_815nm高反405_408nm部分透過。
[0066](4)將步驟(3)得到LaCOB晶體放到適當?shù)木w夾具上，采用恒溫水箱冷卻控制晶體的溫度在20°C左右。
[0067](5)本發(fā)明激光器的LD運轉(zhuǎn)方式是脈沖輸出，LD的波長通過溫控調(diào)到811nnT813nm附近，沿晶體Y軸方向通光，用濾色片濾過基頻光便可得到405-407nm附近的紫色激光。
[0068]實施例9、
[0069]如實施例1所述的一種非臨界相位匹配倍頻的紫光激光器的制備方法，包括LaCOB倍頻晶體的制備方法:
[0070](I)取LaCOB晶體研成粉末后，用粉末X射線衍射方法進行結(jié)構(gòu)解析，得到LaCOB晶胞參數(shù)為:a=0.8168nm, b=l.608 lnm, c=0.3630nm, β=101.2±0.1° ，即結(jié)晶學(xué)軸 a 與 c 的夾角為101.2±0.1°。將LaCOB晶體在X射線定向儀上定出(-201)和(010)晶面，衍射角度分別為30.9°、5.5°，并以此晶面為基準面，確定(-201)晶面與結(jié)晶學(xué)c軸的夾角為57.7±1° ;應(yīng)用偏光顯微鏡，采用干涉消光法確定LaCOB晶體的結(jié)晶學(xué)軸(a，b和c)與光學(xué)主軸(X、Y和Z)的夾角為(a，Z)=24.8±l°，(c，X) =13.4± 1° ;結(jié)晶軸b與光學(xué)主軸Y反向。
[0071](2)將步驟(I)中LaCOB晶體參考確定的光學(xué)主軸XYZ加工，考慮到晶體定向加工時誤差倍頻晶體器件的切角是(90±2° 90±2° )。晶體樣品尺寸為:(X代表Y方向長度，5 ≤x≤ 30 ;4≤i ≤10)，將XZ面雙面精拋光，其中拋光度在30'之內(nèi)，沿Y通光方向的長度是5-30mm。此處i=5。
[0072](3)將步驟⑵得到的LaCOB晶體ZX平面鍍膜，在入射面鍍膜811_815nm增透405-408nm高反，然后把LaCOB晶體放到適當?shù)木w夾具上，采用恒溫水箱冷卻控制晶體的溫度在20°C左右，在LaCOB晶體出射面后放置一個811_815nm高反405_408nm部分透過的透鏡。
[0073](4)本發(fā)明激光器的LD運轉(zhuǎn)方式是連續(xù)輸出，LD的波長通過溫控調(diào)到811nnT813nm附近，沿晶體Y軸方向通光，用濾色片濾過基頻光便可得到405-407nm附近的紫色激光。
[0074]實施例10、
[0075]如實施例1所述的一種非臨界相位匹配倍頻的紫光激光器的制備方法，包括LaCOB倍頻晶體的制備方法:
[0076](I)取LaCOB晶體研成粉末后，用粉末X射線衍射方法進行結(jié)構(gòu)解析，得到LaCOB晶胞參數(shù)為:a=0.8168nm, b=l.608 lnm, c=0.3630nm, β=101.2±0.1° ，即結(jié)晶學(xué)軸 a 與 c 的夾角為101.2±0.1°。將LaCOB晶體在X射線定向儀上定出(-201)和(010)晶面，衍射角度分別為30.9°、5.5°，并以此晶面為基準面，確定(-201)晶面與結(jié)晶學(xué)c軸的夾角為57.7±1° ;應(yīng)用偏光顯微鏡，應(yīng)用干涉消光法確定LaCOB晶體的結(jié)晶學(xué)軸(a，b和c)與光學(xué)主軸(X、Y和Z)的夾角為(a，Z)=24.8±l°，(c，X) =13.4± 1° ;結(jié)晶軸b與光學(xué)主軸Y反向。
[0077](2)將步驟(I)中LaCOB晶體參考確定的光學(xué)主軸XYZ加工，考慮到晶體定向加工時誤差倍頻晶體器件的切角是(90±2° 90±2° )。晶體樣品尺寸為:(X代表Y方向長度，5≤X≤30 ;4≤i ≤ 10)，，將XZ面雙面精拋光，其中拋光度在30'之內(nèi)，沿Y通光方向的長度是5-30mm。此處i=5。
[0078](3)將步驟⑵得到LaCOB晶體放到適當?shù)木w夾具上，采用恒溫水箱冷卻控制晶體的溫度在20°C左右。
[0079](4)本發(fā)明激光器的LD運轉(zhuǎn)方式是連續(xù)輸出，LD的波長通過溫控調(diào)到811nnT813nm附近，沿晶體Y軸方向通光，在晶體入射面前放置一個811_815nm增透405-408nm高反的透鏡，在出射面放置一個811_815nm高反405_408nm部分透過的透鏡，用濾色片濾過基頻光便可得到405-407nm附近的紫色激光。
[0080]實施例11、
[0081]如實施例1所述的一種非臨界相位匹配倍頻的紫光激光器的制備方法，包括LaCOB倍頻晶體的制備方法:
[0082](I)取LaCOB晶體研成粉末后，用粉末X射線衍射方法進行結(jié)構(gòu)解析，得到LaCOB晶胞參數(shù)為:a=0.8168nm, b=l.608 lnm, c=0.3630nm, β=101.2±0.1° ，即結(jié)晶學(xué)軸 a 與 c 的夾角為101.2±0.1°。將LaCOB晶體在X射線定向儀上定出(202)和(010)晶面，衍射角度分別為62.45°、5.5°，并以此晶面為基準面，確定(202)晶面與結(jié)晶學(xué)c軸的夾角為24±1° ;米用偏光顯微鏡,應(yīng)用干涉消光法確定LaCOB晶體的結(jié)晶學(xué)軸(a, b和c)與光學(xué)主軸(X、Y和Z)的夾角為(a，Z)=24.8±l°，(c，X) =13.4± 1° ;結(jié)晶軸b與光學(xué)主軸Y反向。
[0083](2)將步驟(I)中LaCOB晶體參考確定的光學(xué)主軸XYZ加工，考慮到晶體定向加工時誤差倍頻晶體器件的切角是(90±2° 90±2° )。晶體樣品尺寸為:(X代表Y方向長度，5 ≤x≤30 ;4≤i≤10)，將XZ面雙面精拋光，其中拋光度在30'之內(nèi)，沿Y通光方向的長度是l0-20mm,此處所述的i=8。
[0084](3)將步驟(2)得到LaCOB晶體放到適當?shù)木w夾具上，采用恒溫水箱冷卻控制晶體的溫度在20°C左右。
[0085](4)本發(fā)明激光器的LD運轉(zhuǎn)方式是脈沖輸出，LD的波長通過溫控調(diào)到811nn-813nm附近，沿晶體Y軸方向通光，在晶體入射面前放置一個811-815nm增透405-408nm高反的透鏡，在出射面放置一個811_815nm高反405-408nm部分透過的透鏡，用濾色片濾過基頻光便可得到405-407nm附近的紫色激光。
【權(quán)利要求】
1.一種非臨界相位匹配倍頻的紫光激光器，其特征在于，該紫光激光器包括出光中心波長為808 土 5nm的LD和LaCOB倍頻晶體，所述LaCOB倍頻晶體的具體切角是(90° ,90° )，上述切角遵循晶體學(xué)的國際慣例，前一個角度為空間切割方向與空間坐標系中Z軸的夾角，后一個角度為空間切割方向在空間坐標系中XY平面內(nèi)的投影與X軸的夾角，其中X軸、Y軸和Z軸為三維空間的坐標軸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非臨界相位匹配倍頻的紫光激光器，其特征在于，所述LD為脈沖運轉(zhuǎn)LD或連續(xù)運轉(zhuǎn)LD，通過控溫技術(shù)調(diào)諧調(diào)到出光中心波長為811nm-813nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非臨界相位匹配倍頻的紫光激光器，其特征在于，所述LaCOB倍頻晶體的制備方法:將LaCOB晶體沿光學(xué)主軸XYZ主平面加工，XZ雙面拋光。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非臨界相位匹配倍頻的紫光激光器，其特征在于，所述LaCOB倍頻晶體的制備方法:將LaCOB晶體沿XYZ主平面加工，XZ面拋光，LD發(fā)出波長為811-813nm的激光垂直入射至LaCOB倍頻晶體的ZX主平面，沿Y軸通光。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種非臨界相位匹配倍頻的紫光激光器，其特征在于，在所述LaCOB倍頻晶體的出射端設(shè)置濾除基頻光的濾色片，只得到波長為405-407nm的紫色激光。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非臨界相位匹配倍頻的紫光激光器，其特征在于，所述LaCOB倍頻晶體的制備方法:將LaCOB晶體沿XYZ主平面加工，XZ面拋光，在所述LaCOB倍頻晶體的入射面增透波長為811-815nm的激光、高反波長為405_408nm的激光；在所述LaCOB倍頻晶體的出射面增透波長為405-408nm的激光、高反波長為811_815nm的激光。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種非臨界相位匹配倍頻的紫光激光器，其特征在于，在所述LaCOB倍頻晶體的入射面實現(xiàn)增透和高反的方法為:在所述入射面上鍍膜:811-815nm增透膜和405-408nm高反膜；在所述LaCOB倍頻晶體的出射面鍍膜:811_815nm高反膜和405_408nm 增透膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種非臨界相位匹配倍頻的紫光激光器，其特征在于，在所述LaCOB倍頻晶體的入射面實現(xiàn)增透和高反的方法為:在所述入射面前部設(shè)置一個811-815nm增透、405-408nm高反的透鏡；在出射面后部設(shè)置一個811_815nm高反、405-408nm 增透鏡。
【文檔編號】H01S3/109GK103441420SQ201310441354
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月25日
【發(fā)明者】王正平, 劉彥慶, 于法鵬, 許心光, 趙顯
申請人:山東大學(xué)