專利名稱：一種藍光激光器及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種藍光激光器及其制備方法。
技術(shù)背景本發(fā)明是在轉(zhuǎn)讓了清華大學的高性能全固態(tài)Nd:YV04-KTP腔內(nèi) 倍頻綠光激光器技術(shù)的基礎(chǔ)上，進行了藍光激光器的研究與開發(fā)，其 間，參考了大量的文獻如《中國激光》2002, 29 (2) -101-103李銀 柱、戴亞軍等的高功率激光裝置中的三倍頻Nd:YLF模擬激光系統(tǒng)、 《光學精密工程》2000， 8 (2)-133-135劉偉仁、陳穎新的LD泵浦的 室溫運轉(zhuǎn)內(nèi)腔倍頻473nm全固態(tài)藍激光器、《激光與紅外》2006， 5高 蘭蘭、王紅等的復(fù)合Nd:YAG晶體及其在大功率藍光激光器中的應(yīng)用。 已有的藍光激光器技術(shù)對低噪聲器件仍采用單縱模方案，為提高 功率，主要是采用增大泵浦功率的方法。生產(chǎn)的產(chǎn)品存在成本高、體 積大等缺點。發(fā)明內(nèi)容激光技術(shù)已成為一個國家科學技術(shù)和國力的重要標志，其中用 LD (半導體激光器)作為能源的全固態(tài)激光器已成為其它種類激光 器的換代產(chǎn)品，通過本發(fā)明，可以提高我國在此技術(shù)領(lǐng)域中的地位， 同時可以推動諸如新材料、激光加工、信息技術(shù)等眾多行業(yè)的發(fā)展。本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種藍光激 光器及其制備方法。技術(shù)方案如下一種藍光激光器，包括外殼、半導體激光器、聚焦系統(tǒng)、諧振腔 鏡、準直系統(tǒng)、倍頻晶體、激光晶體、管座，所述激光器按管座、半 導體激光器、聚焦系統(tǒng)、激光晶體、倍頻晶體、諧振腔鏡、準直系統(tǒng) 順序排列，在倍頻晶體圍有 一 圈圓環(huán)狀的控溫系統(tǒng)。所述激光器采用全部固化為一個整體。 還包括控溫系統(tǒng)，位置在管座的后端。所述聚焦系統(tǒng)采用可使半導體激光器、泵浦光光束圓化的聚焦系統(tǒng)。所述準直系統(tǒng)分為兩部分， 一部分在諧振腔鏡的前部， 一部分在 整個激光器最前端。一種藍光激光器的制備方法，其步驟如下1)通過使用自行設(shè)計與制作的二元微型光學元件(全息照相的 透明薄片)，配合釆用具有不同折射率的材料，分層堆積而成的梯度 折射率透鏡聚焦系統(tǒng)。(不是通常使用的自聚焦透鏡，即GRIN透鏡) 此透鏡的優(yōu)點是只需使用單件透鏡就可以大幅度減小透鏡的球差， 大幅度減小透鏡的色散以得到最小的聚焦斑點，大幅度地提高透鏡的 數(shù)值孔徑，從而可以提高激光器的增益。此類透鏡的制作過程不是采 用擴散法改變介質(zhì)的折射率分布，其折射率差比GRIN透鏡大100倍。2 )通過使用專用薄膜設(shè)計軟件TFCalc設(shè)計腔鏡，得到了最佳設(shè) 計的諧振腔泵浦鏡和輸出鏡介質(zhì)膜，其界面同時滿足4個波長的特殊要求。使其達到分別對泵浦波長、基頻波長、倍頻波長及要抑制其振 蕩的近紅外波長。4個波長的控制是由鍍膜控制首先是用該軟件進 行數(shù)值計算，得到達到要求的鍍膜膜系的數(shù)據(jù)；然后按照所得的結(jié)果 (膜系的每一層厚度和折射率)在鍍膜機內(nèi)進行。具體鍍膜操作，由 工人進行。4個波長是倍頻光473nm，基頻光946nm,高增益激光譜線1064nm 要抑制它產(chǎn)生振蕩，泵浦光808nm具體要求為泵浦端反射鏡倍頻光473艦反射率〉95%,基頻 光946nm反射率〉99. 8%，高增益激光譜線1064nm透射率>60%，泵浦 光808nm透射率〉95 0/0輸出端發(fā)射鏡倍頻光473咖透射率>95%,基頻光946nm反射 率>99. 8%，高增益激光譜線1064nm透射率〉60。/。。3)在位于激光晶體與諧振腔鏡之間的諧振腔內(nèi)釆用微型偏振元件，以控制基頻紅外激光的偏振態(tài)，并把基頻光光腰設(shè)計在倍頻晶體 內(nèi)部，從而提高了藍激光的輸出的功率和光東質(zhì)量。偏振元件就是控 制其偏振態(tài)的。4) 采用全固化技術(shù)，采用高性能結(jié)構(gòu)膠把激光器內(nèi)部所有元件 全固化；5) 采用優(yōu)化的雙控溫系統(tǒng)，分別對激光晶體和倍頻晶體進行溫 度控制，以保證在激光增益達到最大的條件下，得到最高的倍頻效率， 從而得到最高的輸出功率。 一套用以控制LD的工作波長，以提高泵 浦光的利用率(控溫系統(tǒng)在管座的底部)；另一套用以控制倍頻晶體的 溫度，以得到最高的泵浦效率(控溫系統(tǒng)是一個圓環(huán)，正好圍倍頻晶 體一圈)。發(fā)明的有益效果1、 泵浦光整形為高度對稱的光束，同時把光束聚焦點移到激光 晶體內(nèi)部最佳位置。目前已有同類產(chǎn)品中采用的技術(shù)僅能做到以上兩 點的某一點，而不能同時做到以上兩點。2、 目前已有的諧振腔鏡一般滿足某一特殊波長的要求，不能同 時滿足幾個不同波長的苛刻要求。3、 目前已有的同類產(chǎn)品沒有對偏振態(tài)進行控制，不利于輸出功 率的提高和功率的穩(wěn)定。4、 一是采用全固化技術(shù)，釆用高性能結(jié)構(gòu)膠把激光器內(nèi)部所有 元件全固化，不需要進行機械調(diào)整，消除了機械振動的影響，并在很 大程度上消除了溫度對諧振腔長度及角度的影響，提高了激光器的穩(wěn) 定性。目前已有同類產(chǎn)品不同程度地存在機械調(diào)整。二是采用優(yōu)化的 雙控溫系統(tǒng)，分別對激光晶體和倍頻晶體進行溫度控制，以保證在激 光增益達到最大的條件下，得到最高的倍頻效率，從而得到最高的輸 出功率。本產(chǎn)品的另 一個特色是把整體控溫技術(shù)和反饋控制技術(shù)同時并用。目前已有的同類產(chǎn)品有的只能制冷，有的只釆用整體控溫技術(shù)。5、 采用優(yōu)化設(shè)計的激光晶體參數(shù)、激光晶體與倍頻晶休晶向之間特殊的夾角，配合適當?shù)闹C振腔腔長，以控制激光器縱模數(shù)量及它 們的相對強度。釆用這些方法可以在降低激光器噪聲的同時，保持激光器高的輸出功率；目前已有的技術(shù)是做成單縱模激光器(一般采用 行波環(huán)形激光諧振腔結(jié)構(gòu)，或在激光腔內(nèi)加入頻率選擇元件等得到單 縱模運轉(zhuǎn)激光器)或長諧振腔激光器，從而降低激光器噪聲，缺點是 元件成本高，體積較大，使用不方便。本發(fā)明的藍光激光器成本低、制造工藝簡單。


圖i是本發(fā)明的藍光激光器的結(jié)構(gòu)圖。圖中1、半導體激光器；2、聚焦系統(tǒng)；3、諧振腔鏡；4、外殼； 5、準直系統(tǒng)；6、倍頻晶體；7、激光晶體；8、管座；9、控溫系統(tǒng)。
具體實施方式
以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。圖l是本發(fā)明的藍光激光器的結(jié)構(gòu)，包括外殼4、半導體激光器 1、聚焦系統(tǒng)2、諧振腔鏡3、準直系統(tǒng)5、倍頻晶體6、激光晶體7、 管座8、控溫系統(tǒng)9。所述激光器按管座8、半導體激光器l、聚焦系 統(tǒng)2、激光晶體7、倍頻晶體6、諧振腔鏡3、準直系統(tǒng)5順序排列。 控溫系統(tǒng)9，位置在管座8的后端。在倍頻晶體6圍有一圏圓環(huán)狀的 控溫系統(tǒng)。所述激光器采用全部固化為 一個整體。準直系統(tǒng)5分為兩部分， 一部分在諧振腔鏡3的前部， 一部分在 整個激光器最前端。
權(quán)利要求
1. 一種藍光激光器，包括外殼(4)、半導體激光器(1)、聚焦系統(tǒng)(2)、諧振腔鏡(3)、準直系統(tǒng)(5)、倍頻晶體(6)、激光晶體(7)、管座(8)，其特征在于，所述激光器按管座(8)、半導體激光器(1)、聚焦系統(tǒng)(2)、激光晶體(7)、倍頻晶體(6)、諧振腔鏡(3)、準直系統(tǒng)(5)順序排列，在倍頻晶體(6)圍有一圈圓環(huán)狀的控溫系統(tǒng)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的藍光激光器，其特征在于，所述激光 器釆用全部固化為一個整體。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的藍光激光器，其特征在于，還包括控 溫系統(tǒng)(9)，位置在管座(8)的后端。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的藍光激光器，其特征在于，所述聚焦 系統(tǒng)(2 )采用可使半導體激光器(1 )、泵浦光光束圓化的聚焦系統(tǒng)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的藍光激光器，其特征在于，所述準直 系統(tǒng)(5)分為兩部分， 一部分在諧振腔鏡(3)的前部， 一部分在整個激光器最前端。
6、 一種藍光激光器的制備方法，其步驟如下1)通過使用二元微型光學元件，配合采用具有不同折射率的材 料，分層堆積而成的梯度折射率透鏡聚焦；2 )通過使用專用薄膜設(shè)計軟件TFCalc設(shè)計腔鏡，得到了最佳設(shè) 計的諧振腔泵浦鏡和輸出鏡介質(zhì)膜，其界面同時滿足4個波長的要求， 使其達到分別對泵浦波長、基頻波長、倍頻波長及要抑制其振蕩的近 紅外波長，4個波長進行控制；3) 在位于激光晶體與諧振腔鏡之間的諧振腔內(nèi)采用微型偏振元 件，以控制基頻紅外激光的偏振態(tài)，并把基頻光光腰設(shè)計在倍頻晶體 內(nèi)部；4) 采用高性能結(jié)構(gòu)膠把激光器內(nèi)部所有元件全固化；5) 采用優(yōu)化的雙控溫系統(tǒng)，分別對激光晶體和倍頻晶體進行溫度控制， 一套用以控制LD的工作波長，以提髙泵浦光的利用率；另 一套用以控制倍頻晶體的溫度，以得到最高的泵浦效率。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的藍光激光器的制備方法，其特征在于， 所述二元微型光學元件是全息照相的透明薄片。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的藍光激光器的制備方法，其特征在于， 步驟2)所述4個波長進行控制；由鍍膜控制首先是用專用薄膜設(shè) 計軟件TFCalc進行數(shù)值計算，得到達到要求的鍍膜膜系的數(shù)據(jù)；然后按照所得的結(jié)果在鍍膜機內(nèi)進行。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6或8所述的藍光激光器的制備方法，其特征 在于，所述4個波長是倍頻光473nm，基頻光946nm,高增益激光 譜線1064nm要抑制它產(chǎn)生振蕩，泵浦光808nm泵浦端反射鏡倍頻光473咖反射率>95%，基頻光946nm反射 率>99.8%,高增益激光譜線1064nm透射率〉60y。，泵浦光808nm透射 率〉95%輸出端發(fā)射鏡倍頻光473nm透射率〉95。/。，基頻光946nm反射 率〉99. 8%，高增益激光譜線1064nm透射率〉60yo。
全文摘要
本發(fā)明涉及激光技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種藍光激光器及其制備方法。結(jié)構(gòu)包括外殼、半導體激光器、聚焦系統(tǒng)、諧振腔鏡、準直系統(tǒng)、倍頻晶體、激光晶體、管座。按管座、半導體激光器、聚焦系統(tǒng)、激光晶體、倍頻晶體、諧振腔鏡、準直系統(tǒng)順序排列。采用全部固化為一個整體。方法包括1.通過使用二元微型光學元件制的梯度折射率透鏡構(gòu)成聚焦系統(tǒng)；2.利用計算機模擬，得到4個特殊波長的特殊要求；3.在諧振腔內(nèi)采用微型偏振元件，并把基頻光光腰設(shè)計在倍頻晶體內(nèi)部；4.激光器內(nèi)部所有元件全固化；5.采用優(yōu)化的雙控溫系統(tǒng)，分別對激光晶體和倍頻晶體進行溫度控制。
文檔編號H01S3/00GK101232143SQ200710063110
公開日2008年7月30日 申請日期2007年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月26日
發(fā)明者徐兆國, 徐兆花, 王培臣 申請人:山東蘭鳳科技有限公司