一種寬溫綠光激光器的制造方法
【專利摘要】一種綠光激光器，包括依次排列的泵浦源、聚焦透鏡、自倍頻激光晶體和倍頻晶體，在所述的自倍頻激光晶體和倍頻晶體的通光面鍍有介質(zhì)膜，自倍頻激光晶體與倍頻晶體的相互接觸面固定在一起。本發(fā)明使用倍頻晶體與自倍頻晶體結(jié)合，共同輸出綠光激光。在低溫條件下，倍頻晶體失配，自倍頻晶體輸出綠色激光；在常溫條件下，自倍頻晶體作為激光晶體產(chǎn)生基頻光，由于倍頻晶體具有更大的非線性系數(shù)，更高的光光轉(zhuǎn)換效率，使得基頻光通過倍頻晶體倍頻產(chǎn)生綠光激光輸出，相較單一的自倍頻晶體，大大提高了光光轉(zhuǎn)換效率和輸出功率。本發(fā)明的自倍頻激光晶體和倍頻晶體采用膠合技術(shù)，結(jié)構(gòu)緊湊，穩(wěn)定性好。
【專利說明】[0001] 一種寬溫綠光激光器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明屬于激光【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種產(chǎn)生寬溫綠光激光的激光器。

【背景技術(shù)】
[0003] 半導(dǎo)體泵浦的全固態(tài)激光器(簡稱DPSSL)，近年來發(fā)展迅速，其具有高效率、長壽 命、結(jié)構(gòu)緊湊及光束質(zhì)量好等優(yōu)點，在激光打孔、切割、焊接、打標(biāo)、光通訊、醫(yī)學(xué)診斷、激光 雷達、激光光譜分析、高功率激光等領(lǐng)域都有重要應(yīng)用。
[0004] 中小功率全固態(tài)綠光激光器一般采用半導(dǎo)體、激光晶體和倍頻晶體的方式實現(xiàn)。 由于倍頻晶體如KTP、LB0的相位匹配角受溫度影響很大，使得系統(tǒng)在變溫時(例如常溫轉(zhuǎn) 至低溫〇°C )后嚴(yán)重失配，無法實現(xiàn)激光輸出，不能實現(xiàn)寬溫度范圍的應(yīng)用。
[0005] 專利CN200810072383提出了一種寬溫的藍(lán)綠激光模塊的設(shè)計，核心內(nèi)容是晶體 模塊所用的非線性晶體不是單一按一個相位匹配角度切割，而是根據(jù)晶體模塊日后的工作 環(huán)境溫度范圍按非線性晶體不同溫度對應(yīng)的不同相位匹配角切割，并按需要把切割好的晶 體串聯(lián)連接在一起使用，以達到比使用單塊非線性晶體更寬的使用溫度。
[0006] 與之相比，本專利采用的自倍頻激光晶體具有較寬的溫度接受范圍，無需多角度 切割，加工簡單，成本低。
[0007] 專利CN102280810提出了一種高效率、具有寬溫度帶寬的LD泵浦的倍頻激光器的 設(shè)計，核心內(nèi)容是具有較寬吸收帶寬的激光晶體和具有較寬溫度接受帶寬倍頻晶體。
[0008] 與之相比，本專利同時滿足了激光器對寬溫度范圍使用和常溫下高輸出功率的要 求，效果更好。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明針對目前綠光激光的不足和重要需求，提供一種基于自倍頻晶體和倍頻晶 體的寬溫綠光激光器。
[0010] 術(shù)語說明： 1、 LD，半導(dǎo)體激光器的簡稱； 2、 Nd: YC0B,釹摻雜硼酸|丐氧釔的通用簡稱； 3、 Nd: GdCOB,釹摻雜硼酸|丐氧禮的通用簡稱； 4、 KTP,磷酸鈦氧鉀的通用簡稱； 本發(fā)明的技術(shù)方案如下： 一種寬溫綠光激光器。該激光器由半導(dǎo)體泵浦源、聚焦透鏡、自倍頻激光晶體和倍頻晶 體以及表面介質(zhì)膜組成，可實現(xiàn)530nm(或545nm)的綠光激光輸出。
[0011] 所述自倍頻激光晶體和倍頻晶體的通光面鍍有介質(zhì)膜，依次排列，晶體相互接觸 面以紫外膠固定，其中， 所述倍頻晶體是磷酸鈦氧鉀晶體（KTP); 所述自倍頻激光晶體是摻釹硼酸氧鈣鹽晶體，包括釹摻雜硼酸鈣氧釔（Nd:YCOB)或釹 摻雜硼酸鈣氧釓（Nd:GdCOB); 所述半導(dǎo)體泵浦源為產(chǎn)生808nm激光的半導(dǎo)體激光器（LD)。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明，所述倍頻晶體KTP晶體的切割方向為1060nm (或1090nm)倍頻產(chǎn)生 530nm(或545nm)激光的方向，通光方向長度為0· l?10mm ;優(yōu)選長度為2?8mm，進一步優(yōu)選 長度為4?6mm。
[0013] 本發(fā)明中自倍頻激光晶體按通光方向切割，切割方向為產(chǎn)生自530nm(或545nm) 激光的自倍頻方向。所述自倍頻激光晶體為圓柱形或者長方體；通光方向長度為〇. 1~20 mm ;優(yōu)選長度為進一步優(yōu)選長度為4~8mm。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明，所述自倍頻激光晶體Nd:YC0B或Nd:GdC0B的釹離子摻雜濃度為 0. 1?30at% ;優(yōu)選的釹離子摻雜濃度為8?15at%。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明，所述自倍頻激光晶體、倍頻晶體依次膠合。所述的膠合方法采用現(xiàn)有 技術(shù)即可；優(yōu)選的，可將紫外光膠均勻覆蓋在膠合面上，將激光晶體與自倍頻激光晶體的膠 合面貼合后，用紫外光照射固化。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明，所述聚焦透鏡的焦距長為flOOmm，優(yōu)選的焦距長為5~30mm。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明，所述自倍頻激光晶體靠近半導(dǎo)體激光器的通光面鍍以對 106(Tl090nm、53(T545nm高反射的介質(zhì)膜和808nm高透射的介質(zhì)膜，倍頻晶體遠(yuǎn)離半導(dǎo)體 激光器的通光面鍍以對106(Tl090nm高反射的介質(zhì)膜和53(T545nm高透過的介質(zhì)膜。
[0018] 本發(fā)明提出了一種新的設(shè)計，使用倍頻晶體與自倍頻晶體結(jié)合，共同輸出綠光激 光。在低溫條件下，倍頻晶體失配，自倍頻晶體輸出綠色激光；在常溫條件下，自倍頻晶體作 為激光晶體產(chǎn)生基頻光，由于倍頻晶體具有更大的非線性系數(shù)，更高的光光轉(zhuǎn)換效率，使得 基頻光通過倍頻晶體倍頻產(chǎn)生綠光激光輸出，相較單一的自倍頻晶體，大大提高了光光轉(zhuǎn) 換效率和輸出功率。
[0019] 本發(fā)明的自倍頻激光晶體和倍頻晶體采用膠合技術(shù)，結(jié)構(gòu)緊湊，穩(wěn)定性好，實現(xiàn)了 寬溫綠光激光輸出。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1為本發(fā)明的示意圖。
[0021] 附圖標(biāo)記說明：1.半導(dǎo)體激光器（LD)，2.聚焦透鏡，3.自倍頻激光晶體，4.倍頻 晶體，5. 530nm (或545nm)綠色激光。
[0022]

【具體實施方式】
[0023] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步描述，但不限于此。
[0024] 為了說明更簡潔實施例中采用以下方式對通光面進行說明：自倍頻激光晶體3靠 近LD的通光面稱為前表面，遠(yuǎn)離LD的通光面為后表面。倍頻晶體4靠近LD的通光面為前 表面，遠(yuǎn)離LD的通光面為后表面。
[0025] 實施例1 :一種綠光激光器，包括沿光路依次排列的半導(dǎo)體激光器1、聚焦透鏡2、 自倍頻激光晶體3和倍頻晶體4。
[0026] 結(jié)構(gòu)如圖1所示，發(fā)射波長為808nm的半導(dǎo)體激光器1，放置于聚焦透鏡2 (前面） 的焦距上【焦距是長度，不是具體位置，總感覺"放在焦距上"含義不清，是指焦點？】，聚焦 透鏡2的聚焦長度為5mm，自倍頻激光晶體3放置于聚焦透鏡2 (后面）的焦距上。
[0027] 自倍頻激光晶體3為Nd:YC0B晶體，Nd摻雜濃度為8at%，通光方向長度為5mm，切 割方向為自倍頻產(chǎn)生530nm(或545nm)激光的相位匹配方向，自倍頻激光晶體3的前表面 介質(zhì)膜為對106(Tl090nm、53(T545nm高反射的介質(zhì)膜和808nm高透射的介質(zhì)膜。
[0028] 倍頻晶體4為KTP，切割方向為倍頻產(chǎn)生530nm(或545nm)激光的相位匹配方向， 通光方向長度5mm。倍頻晶體4的后表面鍍以對106(Tl090nm高反射的介質(zhì)膜和53(T545nm 高透過的介質(zhì)膜。
[0029] 常溫狀態(tài)下，當(dāng)泵浦源發(fā)射808nm激光時，經(jīng)自倍頻晶體和倍頻晶體共同作用產(chǎn) 生530nm (或545nm)激光輸出。
[0030] 低溫狀態(tài)下，當(dāng)泵浦源（LD)發(fā)射808nm激光時，經(jīng)自倍頻激光晶體3作用產(chǎn)生 530nm (或545nm)激光輸出。
[0031] 實施例2 :-種綠光激光器，包括半導(dǎo)體激光器1，聚焦透鏡2,自倍頻激光晶體3， 倍頻晶體4,沿光路依次排列。
[0032] 結(jié)構(gòu)如圖1所示，發(fā)射波長為808nm的半導(dǎo)體激光器1，放置于聚焦透鏡2前的焦 距上，聚焦透鏡2的聚焦長度為5mm，自倍頻激光晶體3放置于聚焦透鏡2后的焦距上。
[0033] 自倍頻激光晶體3為Nd:GdC0B晶體，Nd摻雜濃度為8at%，通光方向長度為5mm， 切割方向為自倍頻產(chǎn)生530nm(或545nm)激光的相位匹配方向，自倍頻激光晶體3前表面 介質(zhì)膜為對106(Tl090nm、53(T545nm高反射的介質(zhì)膜和808nm高透射的介質(zhì)膜， 倍頻晶體4為KTP，切割方向為倍頻產(chǎn)生530nm(或545nm)激光的相位匹配方向，通光 方向長度5mm。倍頻晶體4的后表面鍍以對106(Tl090nm高反射的介質(zhì)膜和53(T545nm高 透過的介質(zhì)膜。
[0034] 常溫狀態(tài)下，當(dāng)泵浦源發(fā)射808nm激光時，經(jīng)自倍頻激光晶體3和倍頻晶體4共同 作用產(chǎn)生530nm (或545nm)激光輸出。
[0035] 低溫狀態(tài)下，當(dāng)泵浦源發(fā)射808nm激光時，經(jīng)自倍頻激光晶體3作用產(chǎn)生 530nm (或545nm)激光輸出。
[0036] 實施例3 :-種綠光激光器，包括半導(dǎo)體激光器1，聚焦透鏡2,自倍頻激光晶體3， 倍頻晶體4,沿光路依次排列。
[0037] 結(jié)構(gòu)如圖1所示，發(fā)射波長為808nm的半導(dǎo)體激光器，放置于聚焦透鏡2前的焦距 上，聚焦透鏡2的聚焦長度為5mm，自倍頻激光晶體3放置于聚焦透鏡2后的焦距上。
[0038] 自倍頻激光晶體3為Nd:YC0B晶體，Nd摻雜濃度為20at%，通光方向長度為2mm， 切割方向為自倍頻產(chǎn)生530nm(或545nm)激光的相位匹配方向，自倍頻激光晶體3前表面 的介質(zhì)膜為對106(Tl090nm、53(T545nm高反射的介質(zhì)膜和808nm高透射的介質(zhì)膜， 倍頻晶體4為KTP，切割方向為倍頻產(chǎn)生530nm(或545nm)激光的相位匹配方向，通光 方向長度5mm。倍頻晶體4后表面鍍以對106(Tl090nm高反射的介質(zhì)膜和53(T545nm高透 過的介質(zhì)膜。
[0039] 常溫狀態(tài)下，當(dāng)泵浦源發(fā)射808nm激光時，經(jīng)自倍頻激光晶體3和倍頻晶體4共同 作用產(chǎn)生530nm (或545nm)激光輸出。
[0040] 低溫狀態(tài)下，當(dāng)泵浦源發(fā)射808nm激光時，經(jīng)自倍頻激光晶體3的作用產(chǎn)生 530nm (或545nm)激光輸出。
[0041] 實施例4 :一種綠光激光器，包括半導(dǎo)體激光器1，聚焦透鏡2,自倍頻激光晶體3， 倍頻晶體4,沿光路依次排列。
[0042] 結(jié)構(gòu)如圖1所示，發(fā)射波長為808nm的半導(dǎo)體激光器，放置于聚焦透鏡2前的焦距 上，聚焦透鏡2的聚焦長度為5mm，自倍頻激光晶體3放置于聚焦透鏡2后的焦距上。
[0043] 自倍頻激光晶體3為Nd:GdC0B晶體，Nd摻雜濃度為5at%，通光方向長度為8mm， 切割方向為自倍頻產(chǎn)生530nm(或545nm)激光的相位匹配方向，自倍頻激光晶體3前表面 介質(zhì)膜為對106(Tl090nm、53(T545nm高反射的介質(zhì)膜和808nm高透射的介質(zhì)膜， 倍頻晶體4為KTP，切割方向為倍頻產(chǎn)生530nm(或545nm)激光的相位匹配方向，通光 方向長度5mm。倍頻晶體4后表面鍍以對106(Tl090nm高反射的介質(zhì)膜和53(T545nm高透 過的介質(zhì)膜。
[0044] 常溫狀態(tài)下，當(dāng)泵浦源發(fā)射808nm激光時，經(jīng)自倍頻激光晶體3和倍頻晶體4共同 作用產(chǎn)生530nm (或545nm)激光輸出。
[0045] 低溫狀態(tài)下，當(dāng)泵浦源發(fā)射808nm激光時，經(jīng)自倍頻激光晶體3作用產(chǎn)生 530nm (或545nm)激光輸出。
【權(quán)利要求】
1. 一種綠光激光器，其特征在于，包括沿光路依次排列的泵浦源、聚焦透鏡、自倍頻激 光晶體和倍頻晶體，在所述的自倍頻激光晶體和倍頻晶體的通光面鍍有介質(zhì)膜，自倍頻激 光晶體與倍頻晶體的相互接觸面固定在一起。
2. 如權(quán)利要求1所述的綠光激光器，其特征在于，所述泵浦源為產(chǎn)生808nm激光的半導(dǎo) 體激光器。
3. 如權(quán)利要求1所述的綠光激光器，其特征在于，所述自倍頻激光晶體為圓柱形或者 長方體，按通光方向切割。
4. 如權(quán)利要求1所述的綠光激光器，其特征在于，所述自倍頻激光晶體通光方向長度 為0· 1?20 mm ;優(yōu)選長度為1?10mm，進一步優(yōu)選長度為4?8mm。
5. 如權(quán)利要求1所述的綠光激光器，其特征在于，所述自倍頻激光晶體為Nd:YCOB或 Nd:GdCOB，其釹離子摻雜濃度為0. 1?30at% ;優(yōu)選的釹離子摻雜濃度為8?15at%。
6. 如權(quán)利要求1所述的綠光激光器，其特征在于，所述倍頻晶體為KTP晶體，其切割方 向為通光方向，通光方向長度為0. 1~1〇_ ;優(yōu)選長度為2~8_。
7. 如權(quán)利要求1所述的綠光激光器，其特征在于，所述聚焦透鏡的焦距長為1~100_， 優(yōu)選的焦距長為5~30mm。
8. 如權(quán)利要求1所述的綠光激光器，其特征在于，所述自倍頻激光晶體靠近半導(dǎo)體 激光器的通光面鍍以對106(Tl090nm、53(T545nm高反射的介質(zhì)膜和對808nm高透射的介 質(zhì)膜，倍頻晶體遠(yuǎn)離半導(dǎo)體激光器的通光面鍍以對106(Tl090nm高反射的介質(zhì)膜和對 530?545nm高透過的介質(zhì)膜。
9. 如權(quán)利要求1所述的綠光激光器，其特征在于，所述的自倍頻激光晶體與倍頻晶體 的相互接觸面以紫外固化膠固定在一起，具體操作方法是將紫外光膠均勻覆蓋在膠合面 上，將激光晶體與自倍頻激光晶體的膠合面貼合后，用紫外光照射固化。
10. 如權(quán)利要求1所述的綠光激光器，其特征在于，所述的半導(dǎo)體激光器，放置于聚焦 透鏡前面的焦距上，自倍頻激光晶體放置于聚焦透鏡后面的焦距上。
【文檔編號】H01S3/0941GK104051950SQ201410317232
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月4日
【發(fā)明者】馬長勤 申請人:青島鐳視光電科技有限公司