專利名稱：一種半導(dǎo)體激光器的泵浦方式的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光領(lǐng)域，尤其涉及半導(dǎo)體激光器領(lǐng)域，是一種半導(dǎo)體激光器 的泵浦方式。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體泵浦激光器中，尤其是對(duì)于和頻激光器或參量振蕩激光器，通常 采用兩組獨(dú)立的泵浦源，對(duì)兩種不同的激光增益介質(zhì)分別泵浦，最后再和頻或 差頻產(chǎn)生激光輸出，因而，這樣的結(jié)構(gòu)一般比較復(fù)雜，且體積、重量限制了微 型化應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
為了壓縮激光器的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明提出采用同 一泵浦源泵浦含有兩種不同增 益介質(zhì)的復(fù)合腔而得到和頻光，或兩個(gè)獨(dú)立腔輸出雙波長(zhǎng)的激光器的泵浦方式 實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的采用的技術(shù)方案是
半導(dǎo)體泵浦光源泵浦第一激光增益介質(zhì)產(chǎn)生第一波長(zhǎng)光，第一波長(zhǎng)光被輸 出腔鏡反射回第二激光增益介質(zhì)并泵浦第二激光增益介質(zhì)。
進(jìn)一步的，所述的輸出腔鏡反射方式是在平面的輸出腔鏡鍍第 一波長(zhǎng)光反 射膜再通過(guò)一聚焦透4竟反射回第二激光增益介質(zhì)?；蛘?，所述的輸出腔鏡反射 方式是在凹面的輸出腔鏡鍍第 一 波長(zhǎng)光反射膜反射回第二激光增益介質(zhì)。
進(jìn)一步的，所述的第一激光增益介質(zhì)的第 一波長(zhǎng)光和第二激光增益介質(zhì)的 第二波長(zhǎng)光通過(guò)和頻輸出或差頻輸出或不共線輸出。
更進(jìn)一步的，所述的第一激光增益介質(zhì)的第一諧振腔和第二激光增益介質(zhì) 的的第二諧振腔是部分重合的雙腔?；蛘?，所述的第一激光增益介質(zhì)的第一諧 振腔和第二激光增益介質(zhì)的的第二諧振腔是獨(dú)立的雙腔。
進(jìn)一步的，所述的泵浦腔結(jié)構(gòu)可以是分離式或微片式。
本發(fā)明的方法可以通過(guò)以下三種主要實(shí)施方式實(shí)現(xiàn)
3實(shí)施方式一半導(dǎo)體泵浦光源的泵浦光通過(guò)耦合透鏡耦合或者借由光纖耦 合進(jìn)入第一諧振腔鏡的前腔鏡，第一激光增益介質(zhì)產(chǎn)生第一波長(zhǎng)光，第一激光 增益介質(zhì)后有鍍對(duì)第二波長(zhǎng)高反膜的腔鏡作為第二諧振腔的前腔鏡，其后為第 二激光增益介質(zhì)及和頻晶體或差頻晶體等光學(xué)元件，再設(shè)置一后腔鏡做為兩個(gè) 諧振腔的后腔鏡，后腔鏡透射的光被凹面輸出腔鏡的膜反射回第二激光增益介 質(zhì)作為其泵浦源或者被平面輸出腔鏡的膜反射在借由匯聚透鏡匯聚回第二激光 增益介質(zhì)作為其泵浦源。
實(shí)施方式二采用微片腔結(jié)構(gòu)，由三個(gè)晶體片構(gòu)成，分別為第一激光增益 介質(zhì)晶體、和頻(差頻)晶體和第二激光增益介質(zhì)晶體。和頻晶體兩端鍍不同 的膜層，和頻晶體靠近第二激光增益介質(zhì)晶體的端面鍍第一波長(zhǎng)光的高反膜， 而在靠近第一激光增益介質(zhì)晶體的端面鍍第二波長(zhǎng)光的高反膜，從而形成兩個(gè) 波長(zhǎng)的兩個(gè)諧振腔，相互獨(dú)立且部分重疊，和頻晶體設(shè)置于重疊腔內(nèi)，和頻晶 體內(nèi)和頻得到和頻光從輸出腔鏡輸出，同理，還借由凹面輸出腔鏡的膜反射回 第二激光增益介質(zhì)作為其泵浦源或者被平面輸出腔鏡的膜反射在借由匯聚透鏡 匯聚回第二激光增益介質(zhì)作為其泵浦源，或者利用光的偏振性，在光軸彼此正 交的增益介質(zhì)的微片激光器和輸出腔鏡中插入1/4波片進(jìn)行通透光的選擇實(shí)現(xiàn)。
實(shí)施方式三采用微片腔結(jié)構(gòu)，第一激光增益介質(zhì)靠近透鏡端的端面鍍第 一波長(zhǎng)光的高反膜；第二激光增益介質(zhì)靠近輸出腔鏡的端面鍍第二波長(zhǎng)光的高 反膜，而第 一激光增益介質(zhì)和第二激光增益介質(zhì)之間的端面鍍第 一波長(zhǎng)光和第 二波長(zhǎng)光的高反膜，因此第一激光增益介質(zhì)的兩端面構(gòu)成第一波長(zhǎng)光的諧振腔、 第二激光介質(zhì)兩端面構(gòu)成第二波長(zhǎng)光的諧振腔。使半導(dǎo)體泵浦光源回返光聚焦 到不共線的第二激光增益介質(zhì)中，而形成2種波長(zhǎng)，但不共線的激光輸出。
本發(fā)明采用如上技術(shù)方案，采用同 一泵浦源泵浦含有兩種不同增益介質(zhì)的 復(fù)合腔而得到和頻光，或兩個(gè)獨(dú)立腔輸出雙波長(zhǎng)的激光器，由于去掉了一個(gè)泵 浦源，因而其結(jié)構(gòu)變得更為簡(jiǎn)單，緊湊。


圖l是本發(fā)明第一種實(shí)施方式的第一種結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明第一種實(shí)施方式的第二種結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本發(fā)明第一種實(shí)施方式的第三種結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明第二種實(shí)施方式的第一種結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是本發(fā)明第二種實(shí)施方式的第二種結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6是本發(fā)明第三種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)結(jié)合

和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
本發(fā)明的泵浦方法是采用兩組聚焦透鏡，并用同 一泵浦源的同 一泵浦光先 后泵浦兩種不同的激光增益介質(zhì)，其中第二組聚焦透鏡與 一個(gè)泵浦光的反射鏡 組合，對(duì)經(jīng)過(guò)第一個(gè)增益介質(zhì)后剩余的泵浦光再次聚焦并返回到第二片激光增 益介質(zhì)中，來(lái)實(shí)現(xiàn)二次泵浦的激光輸出。
為支持本發(fā)明的方法，可以通過(guò)以下三種主要實(shí)施方式實(shí)現(xiàn)
第一種主要實(shí)施方式
本實(shí)施方式含三種結(jié)構(gòu)，分別為圖l、圖2和圖3所示。
如圖l所示，101為波長(zhǎng)XO的LD泵浦源，102為耦合透鏡，103為平凹腔 鏡，104為第一激光增益介質(zhì)晶體，105為平面鏡，且靠近第一激光增益介質(zhì)晶 體的表面鍍波長(zhǎng)的高反膜，106為第二激光增益介質(zhì)晶體，107為二階非線 性晶體(和頻晶體)，108為平凹腔鏡。109為聚焦透鏡，IIO為波長(zhǎng)XO的反射 鏡，并鍍有和頻激光輸出的增透膜。從LD泵浦源IOI發(fā)出的泵浦光經(jīng)耦合透鏡 102進(jìn)入第一激光增益介質(zhì)晶體104，腔鏡103,第一激光增益介質(zhì)晶體104和 腔鏡108構(gòu)成第一波長(zhǎng)光人l的諧振腔，未被第一激光增益介質(zhì)晶體104完全吸 收，剩余的泵浦光透射出諧振腔被輸出腔鏡110反射并被聚焦透鏡109反向聚 焦至第二激光增益介質(zhì)晶體106，鍍第二波長(zhǎng)光人2的高反膜的平面鏡105、第 二激光增益介質(zhì)106、平凹腔鏡108構(gòu)成第二波長(zhǎng)光X2的諧振腔中。通過(guò)和頻 晶體107，第一波長(zhǎng)光？J和第二波長(zhǎng)光在腔內(nèi)和頻得到和頻波長(zhǎng)入3和頻輸 出。對(duì)此結(jié)構(gòu)中的激光增益介質(zhì)設(shè)計(jì)合適的摻雜濃度、厚度或利用偏振吸收性 質(zhì)，即可實(shí)現(xiàn)泵浦光在2種不同增益介質(zhì)中成比例的吸收，而盡可能地得到較 強(qiáng)的和頻激光輸出。
如圖2所示，其結(jié)構(gòu)和圖1所示的結(jié)構(gòu)沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別，用凹面反射鏡209 代替了圖1結(jié)構(gòu)中聚焦透鏡109和反射鏡110的組合，于此不再贅述。
如圖3所示的結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)中沒(méi)有圖1所示的第一組透鏡和腔鏡，而是利用光纖中激光輸出光斑小的特點(diǎn)，可用光纖端面303泵浦來(lái)代替耦合透鏡，但 由于光纖輸出的限制，此結(jié)構(gòu)僅適用于較薄的激光增益介質(zhì)。 第二種主要實(shí)施方式
本實(shí)施方式含兩種結(jié)構(gòu)，分別為圖4和圖5所示。
如圖4所示，采用端面泵浦方式，401為L(zhǎng)D泵浦源，402、 403、 404分別 為第一激光增益介質(zhì)晶體、和頻晶體和第二激光增益介質(zhì)晶體。和頻晶體403 兩端鍍不同的膜層，和頻晶體403靠近第二激光增益介質(zhì)晶體404的端面S3鍍 第一波長(zhǎng)光XI的高反膜，而在靠近第一激光增益介質(zhì)晶體402的端面S2鍍第 二波長(zhǎng)光的高反膜，從而在Sl和S3面之間形成第一波長(zhǎng)光XI的諧振腔， 而在S2和S4面之間形成第二波長(zhǎng)光X2的諧振腔，兩個(gè)諧振腔相互獨(dú)立，且在 和頻晶體403內(nèi)和頻得到和頻光從輸出腔鏡405輸出。其中，LD泵浦源401和 第一激光增益介質(zhì)晶體402之間可插入耦合透鏡組，以改善泵浦光束。輸出腔 鏡405的膜反射回第二激光增益介質(zhì)404作為其泵浦源。
如圖5所示，501、 502、 503分別為第一激光增益介質(zhì)、和頻晶體、第二激 光增益介質(zhì)。501和503為同一種激光增益介質(zhì)，但第一激光增益介質(zhì)501和第 二激光增益介質(zhì)503增益介質(zhì)的光軸方向相互正交。泵浦光先進(jìn)入第一激光增 益介質(zhì)501被部分吸收，如第一激光增益介質(zhì)501為Nd: YV04，此時(shí)吸收方向?yàn)?兀方向的吸收。未^^皮第一激光增益介質(zhì)501吸收的部分泵浦光透過(guò)和頻晶體502 和第二激光增益介質(zhì)503,通過(guò)1/4波片504被凹面反射鏡的輸出腔鏡505反射 再次通過(guò)l/4波片504,相當(dāng)于泵浦光的方向轉(zhuǎn)過(guò)90。，從而此時(shí)的泵浦光對(duì)于 第二激光增益介質(zhì)503的吸收方向相當(dāng)于7i方向，因此被第二激光增益介質(zhì)503 吸收。和頻晶體502的S7面鍍第一波長(zhǎng)光人l的高反膜、S6面鍍第二波長(zhǎng)光X2 的高反膜，因此第一激光增益介質(zhì)501的S5面和和頻晶體502的S7面構(gòu)成第 一波長(zhǎng)光？J的諧振腔，而和頻晶體502的S6面和第二激光增益介質(zhì)503的S8 面構(gòu)成第二波長(zhǎng)光人2的諧振腔，因此得到波長(zhǎng) J和波長(zhǎng)的相對(duì)獨(dú)立諧振腔， 經(jīng)過(guò)和頻晶體502,在輸出腔鏡505的端面得到和頻光人3輸出。
第三種主要實(shí)施方式
如圖6所示，其中601為L(zhǎng)D; 602為耦合透鏡；603為激光第一激光增益 介質(zhì)晶體，靠近耦合透鏡602端的端面S9鍍第一波長(zhǎng)光人l的高反膜；604為激
6光第二激光增益介質(zhì)晶體，靠近輸出腔鏡605的端面S11鍍第二波長(zhǎng)光X2的高 反膜，而激光第一激光增益介質(zhì)晶體603和激光第二激光增益介質(zhì)晶體604之 間的S10面鍍第一波長(zhǎng)光U和第二波長(zhǎng)光人2的高反膜，因此第一激光增益介 質(zhì)晶體603兩端面構(gòu)成第一波長(zhǎng)光 J的諧振腔、第二激光增益介質(zhì)晶體604兩 端面構(gòu)成第二波長(zhǎng)光的諧振腔。LD輸出的激光通過(guò)耦合透鏡602聚焦進(jìn)激光 第一激光增益介質(zhì)晶體603,未被第一激光增益介質(zhì)晶體603吸收的部分通過(guò)第 二激光增益介質(zhì)晶體604后，被平凹腔鏡的輸出腔鏡605反射返回并聚焦至與 第一激光增益介質(zhì)晶體603中的泵浦光吸收點(diǎn)不共線的激光第二激光增益介質(zhì) 晶體中604，由于第一激光增益介質(zhì)晶體603的S9面鍍第一波長(zhǎng)光人l的高反膜， 而第一激光增益介質(zhì)晶體603的Sll面鍍第二波長(zhǎng)光X2的高反膜，且S1Q面鍍 第一波長(zhǎng)光？J和第二波長(zhǎng)光人2的高反膜，因此第一激光增益介質(zhì)晶體603兩 端面構(gòu)成第一波長(zhǎng)光H的諧振腔、第二激光增益介質(zhì)晶體604兩端面構(gòu)成第二 波長(zhǎng)光的諧振腔，形成2種波長(zhǎng)、但不共線的激光輸出。
盡管結(jié)合優(yōu)選實(shí)施方案具體展示和介紹了本發(fā)明，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員 應(yīng)該明白，在不脫離所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，在形式 上和細(xì)節(jié)上可以對(duì)本發(fā)明做出各種變化，均為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1. 一種半導(dǎo)體激光器的泵浦方式，其特征在于半導(dǎo)體泵浦光源泵浦第一激光增益介質(zhì)產(chǎn)生第一波長(zhǎng)光，第一波長(zhǎng)光被輸出腔鏡反射回第二激光增益介質(zhì)并泵浦第二激光增益介質(zhì)。
2. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器的泵浦方式，其特征在于所述的輸出腔 鏡反射方式是在平面的輸出腔鏡鍍第一波長(zhǎng)光反射膜再通過(guò)一聚焦透鏡反射 回第二激光增益介質(zhì)。
3. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器的泵浦方式，其特征在于所述的輸出腔 鏡反射方式是在凹面的輸出腔鏡鍍第 一波長(zhǎng)光反射膜反射回第二激光增益介 質(zhì)。
4. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器的泵浦方式，其特征在于所述的第一激 光增益介質(zhì)的第 一波長(zhǎng)光和第二激光增益介質(zhì)的第二波長(zhǎng)光通過(guò)和頻輸出或 差頻輸出或不共線輸出。
5. 如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體激光器的泵浦方式，其特征在于所述的第一激 光增益介質(zhì)的第 一諧振腔和第二激光增益介質(zhì)的的第二諧振腔是部分重合的 雙腔。
6. 如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體激光器的泵浦方式，其特征在于所述的第一激 光增益介質(zhì)的第 一諧振腔和第二激光增益介質(zhì)的的第二諧振腔是獨(dú)立的雙 腔。
7. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器的泵浦方式，其特征在于所述的泵浦腔 結(jié)構(gòu)可以是分離式或微片式。
全文摘要
本發(fā)明的一種半導(dǎo)體激光器的泵浦方式涉及激光領(lǐng)域，尤其涉及半導(dǎo)體激光器領(lǐng)域。本發(fā)明采用的方法為半導(dǎo)體泵浦光源泵浦第一激光增益介質(zhì)產(chǎn)生第一波長(zhǎng)光，第一波長(zhǎng)光被輸出腔鏡反射回第二激光增益介質(zhì)并泵浦第二激光增益介質(zhì)。所述的輸出腔鏡反射方式是在平面的輸出腔鏡鍍第一波長(zhǎng)光反射膜再通過(guò)一聚焦透鏡反射回第二激光增益介質(zhì)。或者，所述的輸出腔鏡反射方式是在凹面的輸出腔鏡鍍第一波長(zhǎng)光反射膜反射回第二激光增益介質(zhì)。本發(fā)明采用同一泵浦源泵浦含有兩種不同增益介質(zhì)的復(fù)合腔而得到和頻光，或兩個(gè)獨(dú)立腔輸出雙波長(zhǎng)的激光器，由于去掉了一個(gè)泵浦源，因而其結(jié)構(gòu)變得更為簡(jiǎn)單，緊湊。
文檔編號(hào)H01S5/04GK101483317SQ200910111038
公開日2009年7月15日 申請(qǐng)日期2009年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月10日
發(fā)明者凌吉武, 礪 吳, 英 邱, 陳衛(wèi)民 申請(qǐng)人:福州高意通訊有限公司