專(zhuān)利名稱(chēng)：透明陶瓷激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以透明陶瓷為工作介質(zhì)的小型激光器。
背景技術(shù)：
透明陶瓷種類(lèi)繁多，先后開(kāi)發(fā)出Y203、Mg0、TiO2, ThO2, Lu203、Sc203、Y3Al5O12(YAG)、 MgAl2O4^AlON,ZnS和MgF2等多種透明陶瓷材料。激光是透明陶瓷的重要應(yīng)用領(lǐng)域，與傳統(tǒng) 激光晶體相比激光陶瓷具有摻雜濃度高、散熱性能好等優(yōu)點(diǎn)。1995年，日本科學(xué)家IKesue 等采用直徑小于2 μ m的A1203、Y2O3和Nd2O3粉末作為初始原料成功制備出Nd: YAG透明陶 瓷，并首次用LD泵浦實(shí)現(xiàn)了 Nd: YAG透明陶瓷激光器的激光輸出，IKESUE A.，KIN000SHITA Τ. , KAMATA K. , et al. Fabrication and optical properties of high-performance polycrystallineNd:YAG ceramics for solid-state lasers, J. Am. Ceram. Soc. ,1995, 78,1033-1040。2006年，美國(guó)Livemore實(shí)驗(yàn)室利用日本Konishima公司提供的Nd:YAG透 明陶瓷組成固體熱容激光器，獲得了 67000w的激光輸出，UEDA K. Welcome and Opening Remarks[C]//The 2nd International Laser CeramicSymposium,Tokyo,2006. 。 2007 年， 中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所潘裕柏課題組在國(guó)內(nèi)率先研制出高質(zhì)量Nd:YAG透明陶瓷， 并實(shí)現(xiàn)了激光輸出，最大輸出功率為17mW，光-光轉(zhuǎn)換效率為1.7%，斜效率為6. 1%，潘裕 柏、徐軍、吳玉松、李江、李勁東、姜本學(xué)、陳衛(wèi)標(biāo)、馮錫琪、曾燕萍、黃莉萍、郭景坤，Nd:YAG透 明陶瓷的制備與激光輸出，無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào)，21 (5) (2006) 1-3。透明陶瓷制備技術(shù)已逐漸走向 成熟，材料成本日趨下降，如何制備大尺寸、高質(zhì)量的陶瓷材料以及推動(dòng)其在器件上的應(yīng)用 成為未來(lái)發(fā)展的關(guān)鍵。目前的研究重點(diǎn)主要集中在透明陶瓷的大功率激光輸出上，這主要 源于其潛在的軍事用途、工業(yè)、醫(yī)用燈用途。但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，要突破透明陶瓷的應(yīng)用瓶頸，關(guān) 鍵還在于拓展其民用市場(chǎng)，小型化激光器是激光透明陶瓷的潛在應(yīng)用方向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種以透明陶瓷為工作介質(zhì)的小型透明陶瓷 激光器。本發(fā)明技術(shù)方案一種透明陶瓷激光器，在水平光軸上依次設(shè)置有LD端面泵浦 源、耦合聚光鏡、透鏡、透明陶瓷、倍頻晶體和輸出鏡；以激光二極管作為泵浦源，LD端面泵 浦源為綠光激光器，其發(fā)出的泵浦光經(jīng)耦合聚光鏡和透鏡后作用于激光陶瓷，激光陶瓷吸 收泵浦光能量后受激輻射形成1064nm基頻振蕩光，基頻光通過(guò)倍頻晶體產(chǎn)生532nm倍頻光 經(jīng)輸出鏡形成綠色激光，所述激光器的激光頭尺寸為20 X 20 X 100mm，供電電源為5VDC，工 作溫度為15 35°C，光束直徑< 2mm，光束發(fā)散角< lmrad，連續(xù)波輸出功率為0. 35mW。所述透明陶瓷選自Nd YAG透明陶瓷、Nd GGG透明陶瓷、Yb YAG透明陶瓷或Yb GGG 透明陶瓷其中之一。本發(fā)明的有益效果效果本發(fā)明以透明陶瓷替代傳統(tǒng)激光晶體，激光器發(fā)光效率 高、散熱性能好，可以提高激光輸出功率，有利于實(shí)現(xiàn)激光器的小型化。


圖1是本發(fā)明激光器結(jié)構(gòu)示意圖。1-水平光軸；2-激光二極管泵浦源；3-808nm光波；4_耦合聚光鏡；5_腔鏡； 6-YAG透明陶瓷；7-1064nm諧振光；8-KTP倍頻晶體；9_532nm、808nm、1064nm光波；10-紅外 濾光鏡；ll_532nm綠光。
具體實(shí)施例方式通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)描述，如圖1所示，一種透明陶瓷激光器，在水平 光軸上依次設(shè)置有LD端面泵浦源2、耦合聚光鏡3、透鏡5、透明陶瓷6、倍頻晶體8和輸出 鏡10 ；以激光二極管作為泵浦源，LD端面泵浦源2為綠光激光器，其發(fā)出的泵浦光經(jīng)耦合聚 光鏡3和透鏡5后作用于激光陶瓷6，激光陶瓷6吸收泵浦光能量后受激輻射形成1064nm 基頻振蕩光，基頻光通過(guò)倍頻晶體8產(chǎn)生532nm倍頻光經(jīng)輸出鏡10形成綠色激光，所述激 光器的激光頭尺寸為20 X 20 X 100mm，供電電源為5VDC，工作溫度為15 35°C，光束直徑
<2mm，光束發(fā)散角< lmrad，連續(xù)波輸出功率為0. 35mW。所述透明陶瓷6選自Nd:YAG透明陶瓷、Nd:GGG透明陶瓷、Yb:YAG透明陶瓷或 Yb:GGG透明陶瓷其中之一。實(shí)施例1如圖1所示，在水平光軸上一次設(shè)置有LD端面泵浦源2、耦合聚光鏡3、透鏡5、 Nd:YAG透明陶瓷6、倍頻晶體8、輸出鏡10。LD端面泵浦綠光激光器，有端面泵浦源2泵 浦，泵浦光經(jīng)耦合聚光鏡和透鏡后作用于激光陶瓷，激光陶瓷吸收泵浦光能量后，發(fā)生受激 輻射，形成1064nm基頻振蕩光；基頻光通過(guò)倍頻晶體，發(fā)生非線性效應(yīng)，產(chǎn)生532nm倍頻 光，經(jīng)輸出鏡形成綠色激光。兩個(gè)通光面均鍍1064nm的增透膜，置于光軸上靠近倍頻晶體 處。倍頻晶體采用KTP晶體，兩通光面分別均鍍有1064nm和532nm的增透膜。光束直徑小 于2mm，光束發(fā)散角小于lmrad。工作過(guò)程LD端面泵浦源2出射的光經(jīng)耦合透鏡聚焦和透 鏡后，均勻泵浦YAG透明陶瓷的側(cè)面，透明陶瓷吸收泵浦光能量后產(chǎn)生受激輻射，出射基頻 光；基頻光經(jīng)倍頻晶體8，發(fā)生非線性效應(yīng)，產(chǎn)生倍頻光，倍頻光經(jīng)輸出鏡輸出。激光頭尺寸 為20X 20X 100mm，供電電源為5VDC，預(yù)熱時(shí)間小于5min，工作溫度為15 35°C，光束直徑
<2mm，光束發(fā)散角< lmrad，連續(xù)波(CW)輸出功率為0. 35mW。當(dāng)LD抽運(yùn)功率為2W時(shí)，獲 得最高功率為ImW的532nm連續(xù)激光輸出。實(shí)施例2采用實(shí)施例1相同工藝，只是改用Yb:YAG透明陶瓷代替YAG透明陶瓷，其余條件 均同實(shí)施例1，同樣獲得了綠光激光輸出。實(shí)施例3采用實(shí)施例1相同工藝，只是改用Nd:GGG透明陶瓷代替YAG透明陶瓷，其余條件 均同實(shí)施例1，經(jīng)過(guò)倍頻晶體后，也得到了綠光激光輸出。實(shí)施例4采用實(shí)施例1相同工藝，只是改用Yb GGG透明陶瓷代替YAG透明陶瓷，其余條件 均同實(shí)施例1，獲得了綠光激光輸出。
以上所述內(nèi)容僅為本發(fā)明構(gòu)思下的基本說(shuō)明，而依據(jù)發(fā)明的技術(shù)方案所作的任何 等價(jià)交換， 均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種透明陶瓷激光器，在水平光軸上依次設(shè)置有LD端面泵浦源(2)、耦合聚光鏡(3)、透鏡(5)、透明陶瓷(6)、倍頻晶體(8)和輸出鏡(10)；以激光二極管作為泵浦源，LD端面泵浦源(2)為綠光激光器，其發(fā)出的泵浦光經(jīng)耦合聚光鏡(3)和透鏡(5)后作用于激光陶瓷(6)，激光陶瓷(6)吸收泵浦光能量后受激輻射形成1064nm基頻振蕩光，基頻光通過(guò)倍頻晶體(8)產(chǎn)生532nm倍頻光經(jīng)輸出鏡(10)形成綠色激光，所述激光器的激光頭尺寸為20×20×100mm，供電電源為5VDC，工作溫度為15～35℃，光束直徑＜2mm，光束發(fā)散角＜1mrad，連續(xù)波輸出功率為0.35mW。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透明陶瓷激光器，其特征在于所述透明陶瓷(6)選自 Nd YAG透明陶瓷、Nd GGG透明陶瓷、Yb YAG透明陶瓷或Yb GGG透明陶瓷其中之一。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種透明陶瓷激光器，在水平光軸上依次設(shè)置有LD端面泵浦源、耦合聚光鏡、透鏡、透明陶瓷、倍頻晶體和輸出鏡；以激光二極管作為泵浦源，LD端面泵浦源為綠光激光器，其發(fā)出的泵浦光經(jīng)耦合聚光鏡和透鏡后作用于激光陶瓷，激光陶瓷吸收泵浦光能量后受激輻射形成1064nm基頻振蕩光，基頻光通過(guò)倍頻晶體產(chǎn)生532nm倍頻光經(jīng)輸出鏡形成綠色激光，所述激光器的激光頭尺寸為20×20×100mm，供電電源為5VDC，工作溫度為15～35℃，光束直徑＜2mm，光束發(fā)散角＜1mrad，連續(xù)波輸出功率為0.35mW。本發(fā)明可以提高激光輸出功率，有利于實(shí)現(xiàn)激光器的小型化。
文檔編號(hào)H01S3/17GK101814691SQ20101014792
公開(kāi)日2010年8月25日 申請(qǐng)日期2010年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月15日
發(fā)明者劉文斌, 姜本學(xué), 張文照, 徐家躍, 江國(guó)健, 潘裕柏, 范研艷, 郝楠, 陳竟斌, 黃佳婧 申請(qǐng)人:上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院