專利名稱：具有球透鏡耦合器件的半導體激光泵浦固體激光器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種固體激光器，尤其涉及一種使用球透鏡作為半導體激光(LD)泵浦的具有球透鏡耦合器件的半導體激光泵浦固體激光器。
到目前為止，將激光LD泵浦光源耦合進諧振腔，生產廠商大都采用自聚焦透鏡或者非球面透鏡組，或者是以上述兩種耦合器件為基礎而加以改進。
上述的自聚焦透鏡或者非球面透鏡雖然能對激光進行光進行耦合工作，但是在實際使用過程中存在的缺陷是1.由于現有技術自聚焦透鏡與非球面透鏡的聚焦光斑過于會聚一點，因此單位密度太高而產生比較嚴重的熱透鏡效應，并且影響光學部件的壽命；2.由于現有技術自聚焦透鏡與非球面透鏡的聚焦區(qū)域較小，在通光光路上的增益區(qū)域不均勻，基模體積很小，使增益介質位置對激光器功率的敏感度較高，影響了生產效率；3.由于現有技術的自聚焦透鏡與非球面透鏡的材料要求高，且加工和制作難度大，因此使之成本太高。
4.由于現有技術中非球面透鏡的尺寸偏大，并且需要配對，對激光器的小型化發(fā)展不利。
5.由于現有技術中自聚焦透鏡主要還是依賴從國外進口，限制了國內激光器的發(fā)展。
發(fā)明內容
本實用新型的目的在于提供一種改進的具有球透鏡耦合器件的半導體激光泵浦固體激光器，它能使半導體激光(LD)泵浦固體激光器得到優(yōu)質的激光輸出。
本實用新型的目的是這樣實現的一種具有球透鏡耦合器件的半導體激光泵浦固體激光器，包括一半導體激光器，與半導體激光器光連接的是聚焦透鏡裝置，與聚焦透鏡裝置光連接的依次是平凹型后腔片和激光晶體，與激光晶體光連接的是倍頻晶體，設置在倍頻晶體后且與之光連接的是前腔片；其特點是所述的聚焦透鏡裝置是一球透鏡。
在上述的具有球透鏡耦合器件的半導體激光泵浦固體激光器中，其中，所述的球透鏡是一光學玻璃。
在上述的具有球透鏡耦合器件的半導體激光泵浦固體激光器中，其中，所述的平凹型后腔片在其凹面上鍍設一對1064納米波長高反且對808波長高透的膜層，在其平面上則鍍設對808納米波長增透的膜層。
在上述的具有球透鏡耦合器件的半導體激光泵浦固體激光器中，其中，所述的激光晶體是摻三價釹離子的作為增益介質的釩酸釔晶體，在激光晶體302的兩端面上都鍍設1064納米和808納米的雙波長增透的膜層。
在上述的具有球透鏡耦合器件的半導體激光泵浦固體激光器中，其中，所述的倍頻晶體采用1064納米倍頻的II類臨界相位匹配角度切割。
在上述的具有球透鏡耦合器件的半導體激光泵浦固體激光器中，其中，所述的倍頻晶體的兩端面上都鍍設1064納米808納米的雙波長增透的膜層；在上述的具有球透鏡耦合器件的半導體激光泵浦固體激光器中，其中，所述的平面型前腔片的一面上鍍設對1064波長高反且對532波長高透的膜層，而另一面上則鍍設對532波長增透的膜層，并與后腔片301之間構成諧振腔。
本實用新型具有球透鏡耦合器件的半導體激光泵浦固體激光器，由于采用了上述的技術方案，使之與現有技術相比，具有以下的優(yōu)點和積極效果1.本實用新型由于使用了球透鏡取代聚焦透鏡，使之改善了光線的會聚點在遠軸區(qū)域的質量；2.本實用新型由于球透鏡的聚焦區(qū)域較大，在通光光路上的增益區(qū)域比較均勻，所以能夠較好地解決熱透鏡效應問題；3.本實用新型由于球透鏡的的耦合效率高，功率損耗少，能夠較好地提高泵浦光源的利用率；4.本實用新型由于球透鏡的材料可以采用光學玻璃，而尺寸規(guī)格則是圓球形，所以無論是材料還是加工都可以達到降低成本的要求，并且球透鏡的尺寸小，有助于減小激光器的整體體積，朝小型化方向發(fā)展有著明顯的優(yōu)點。
除上述實施例外，本實用新型所描述的半導體激光(LD)泵浦固體激光器中，諧振腔也可以是平凹腔、雙凹腔、折疊腔、環(huán)行腔或者單純由激光增益介質與倍頻晶體組成的微片；諧振腔中也可以沒有倍頻晶體。
本實用新型在使用時，半導體激光器LD 101發(fā)出的光線在通過球透鏡的時候，在近軸線附近與薄透鏡的會聚原理類似，而在遠軸區(qū)域，光線的會聚點將與在近軸區(qū)域的有所不同，整個球透鏡的聚焦區(qū)域是在軸線上的一片近似于圓柱形區(qū)域。因此，適當的設計球透鏡的尺寸、球透鏡與LD及增益介質的距離，就可以將會聚光的主要區(qū)域落在增益介質上。
由此可知，本實用新型由于使用球透鏡取代現有技術的聚焦透鏡，使球透鏡與光束之間的各種關系得以改善，并具有以下的特點、優(yōu)點和效果1.球透鏡與光束模式的關系因為泵浦光源的用處是提供能量，使增益介質中的粒子發(fā)生能級躍遷，至多只會影響到腔內振蕩光的偏振方向，因此腔內振蕩光的模式只與腔的結構有關，使用什么耦合器件對光束模式沒有影響。
2.球透鏡與光束質量的關系在使用自聚焦透鏡與非球面透鏡的時候，我們通常會遇到由于聚焦光斑過于會聚一點單位密度太高而產生比較嚴重的熱透鏡效應，而由于球透鏡的聚焦區(qū)域較大，相對自聚焦透鏡和非球面透鏡，在通光光路上的增益區(qū)域比較均勻，所以能夠較好地解決熱透鏡效應問題；影響光束質量的因素主要是腔的結構和增益介質的熱透鏡效應，使用球透鏡會改善光束質量。
3.球透鏡的耦合效率球透鏡的耦合效率很高，可以達到與自聚焦透鏡近似的值，光束經過球透鏡后，損失的功率很少。
4.球透鏡的聚焦區(qū)域由于球透鏡的聚焦區(qū)域較大，相對自聚焦透鏡和非球面透鏡的基模體積要大，在通光光路上的增益區(qū)域比較均勻，所以可以降低增益介質位置對激光器功率的敏感度，從而提高生產效率。
5.球透鏡的成本由于球透鏡的材料可以采用光學玻璃，而尺寸規(guī)格則是圓球形，所以無論是材料還是加工都可以達到降低成本的要求。
6.球透鏡的尺寸球透鏡的尺寸很小，與自聚焦透鏡近似，因此對減小激光器的整體體積，朝小型化方向發(fā)展有著明顯的優(yōu)點。
綜上所述，本實用新型具有球透鏡耦合器件的半導體激光泵浦固體激光器，是一種半導體激光(LD)泵浦固體激光器的LD的耦合方式，由于LD光束的耦合使用一小球透鏡實現，使激光器得到較好的光束質量和高的轉換效率，并且能較大地節(jié)省生產成本，因此球透鏡是一種可以替代自聚焦透鏡或者非球面透鏡組的耦合方式，可廣泛應用于半導體激光(LD)泵浦固體激光器的生產。
權利要求1.一種具有球透鏡耦合器件的半導體激光泵浦固體激光器，包括一半導體激光器(101)，與半導體激光器(101)光連接的是聚焦透鏡裝置(201)，與聚焦透鏡裝置(201)光連接的依次是平凹型后腔片(301)和激光晶體(302)，與激光晶體(302)光連接的是倍頻晶體(303)，設置在倍頻晶體(303)后且與之光連接的是前腔片(304)；其特征在于所述的聚焦透鏡裝置(201)是一球透鏡。
2.如權利要求1所述的具有球透鏡耦合器件的半導體激光泵浦固體激光器，其特征在于所述的球透鏡(201)是一光學玻璃。
3.如權利要求1所述的具有球透鏡耦合器件的半導體激光泵浦固體激光器，其特征在于所述的平凹型后腔片(301)在其凹面上鍍設一對1064納米波長高反且對808波長高透的膜層，在其平面上則鍍設對808納米波長增透的膜層。
4.如權利要求1所述的具有球透鏡耦合器件的半導體激光泵浦固體激光器，其特征在于所述的激光晶體(302)是摻三價釹離子的作為增益介質的釩酸釔晶體，在激光晶體302的兩端面上都鍍設1064納米和808納米的雙波長增透的膜層。
5.如權利要求1所述的具有球透鏡耦合器件的半導體激光泵浦固體激光器，其特征在于所述的倍頻晶體(303)采用1064納米倍頻的II類臨界相位匹配角度切割。
6.如權利要求1所述的具有球透鏡耦合器件的半導體激光泵浦固體激光器，其特征在于所述的倍頻晶體(303)的兩端面上都鍍設1064納米808納米的雙波長增透的膜層；
7.如權利要求1所述的具有球透鏡耦合器件的半導體激光泵浦固體激光器，其特征在于所述的平面型前腔片(304)的一面上鍍設對1064波長高反且對532波長高透的膜層，而另一面上則鍍設對532波長增透的膜層，并與后腔片301之間構成諧振腔。
專利摘要本實用新型涉及一種具有球透鏡耦合器件的半導體激光泵浦固體激光器，包括一半導體激光器，與半導體激光器光連接的是聚焦透鏡裝置，與聚焦透鏡裝置光連接的依次是平凹型后腔片和激光晶體，與激光晶體光連接的是倍頻晶體，設置在倍頻晶體后且與之光連接的是前腔片；其特點是所述的聚焦透鏡裝置是一球透鏡，該球透鏡是一光學玻璃；本實用新型由于使用了球透鏡取代聚焦透鏡，從而改善了光線的會聚點在遠軸區(qū)域的質量；同時，使之在通光光路上的增益區(qū)域比較均勻，解決熱透鏡效應問題；另外，球透鏡的耦合效率高且功率損耗少，并且有助于減小激光器的整體體積，朝小型化方向發(fā)展有著明顯的優(yōu)點。
文檔編號H01S3/0941GK2572626SQ0226004
公開日2003年9月10日 申請日期2002年9月18日 優(yōu)先權日2002年9月18日
發(fā)明者張哨峰, 張文照, 湯曉暉 申請人:上海冠威光電有限公司