一種陣列式腔內(nèi)倍頻激光器及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種陣列式腔內(nèi)倍頻激光器，包括沿激光出射方向依次設(shè)置的激光泵浦源、固體激光介質(zhì)、標(biāo)準(zhǔn)具、半波片和非線性晶體。本發(fā)明產(chǎn)生用于激光顯示的綠光光源，輸出波長可以單一波長的綠光，也可以雙波長混合綠光。多光束非相干合成的處理方式將降低消相干處理的難度；共享諧振腔的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)將使激光器體積小，壽命長，價(jià)格低。
【專利說明】一種陣列式腔內(nèi)倍頻激光器及其應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種陣列式腔內(nèi)倍頻激光器及其應(yīng)用，屬于激光器的【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]激光顯示具有色域范圍廣(激光顯示的顏色表現(xiàn)能力是平板電視的2倍以上)、壽命長、環(huán)保、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的市場前景。激光顯示技術(shù)路線從圖像生成方式上分為掃描式和投影式，其中投影式激光顯示符合發(fā)展趨勢。激光顯示的關(guān)鍵技術(shù)包括:紅綠藍(lán)三基色激光光源，圖像調(diào)制技術(shù)，勻場及消相干技術(shù)，以及大色域圖像的信息處理技術(shù)。其中紅綠藍(lán)三基色激光光源決定了激光顯示技術(shù)的終端顯示產(chǎn)品的色域空間、壽命以及價(jià)格的主要成分，是最核心的關(guān)鍵技術(shù)。
[0003]日本、美國、韓國、德國等發(fā)達(dá)國家都在加強(qiáng)激光顯示技術(shù)研發(fā)，相繼推出了激光電視、激光投影儀、激光數(shù)碼影院等樣機(jī)，并謀求激光顯示產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，搶占全球下一代顯示市場。我國對激光顯示技術(shù)的關(guān)注也早已開始，2002年我國在該【技術(shù)領(lǐng)域】實(shí)現(xiàn)重大突破，推出全固態(tài)激光顯示原理樣機(jī)，以后激光顯示屏幕逐步增大，目前以達(dá)140英寸以上。
[0004]盡管各國已經(jīng)推出激光顯示樣機(jī)，但激光顯示進(jìn)入千家萬戶還有一段距離，主要問題是成本太高，其中激光光源的成本占了整個(gè)激光顯示器件的主要部分。符合產(chǎn)業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)的紅綠藍(lán)三基色激光光源應(yīng)該滿足:(I)體積小，壽命長，價(jià)格低；(2)滿足大色域空間要求；(2)利于消相干處理，能有效地消除散斑效應(yīng)。
[0005]目前紅綠藍(lán)三基色激光光源主要有三種，一是激光二極管(LD)，它體積小，壽命長，價(jià)格低，且利于消相干處理，是激光光源的首選。但目前只有紅光LD已經(jīng)在激光顯示中得到應(yīng)用，藍(lán)光LD已經(jīng)問世，但價(jià)格較高，目前還沒有綠光LD。另一種激光光源是LD泵浦的固體倍頻激光器，紅綠藍(lán)三種顏色的激光均可以用這種方式產(chǎn)生，缺點(diǎn)是成本高于直接發(fā)光的LD，且消相干處理也比LD復(fù)雜。第三種激光光源是紅外垂直面發(fā)射半導(dǎo)體激光的倍頻，成本也高于直接發(fā)光的LD，消相干處理也比LD復(fù)雜。第二種和第三種激光光源可以通過多光束非相干合成技術(shù)降低消相干處理的難度，同時(shí)增加輸出功率。降低消相干處理的難度的方法還有掃描式面光源和線寬擴(kuò)展法。可以看出，LD是最合適的激光顯示用光源。但由于目前還沒有綠光LD，用LD泵浦的固體倍頻激光器是獲取綠光光源很好的選擇。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種陣列式腔內(nèi)倍頻激光器。本發(fā)明利用腔內(nèi)倍頻共享諧振腔多光束激光器，產(chǎn)生用于激光顯示的綠光光源，輸出波長情況可以通過標(biāo)準(zhǔn)具來控制，可以是單一波長的綠光，也可以是雙波長同時(shí)輸出的混合綠光。多光束非相干合成的處理方式將降低消相干處理的難度；共享諧振腔設(shè)計(jì)將使激光器體積小，壽命長，價(jià)格低。
[0007]本發(fā)明還提供一種上述激光器的應(yīng)用。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0009]一種陣列式腔內(nèi)倍頻激光器，包括沿激光出射方向依次設(shè)置的激光泵浦源、固體激光介質(zhì)、標(biāo)準(zhǔn)具、半波片和非線性晶體；
[0010]所述固體激光介質(zhì)為常見的固體激光介質(zhì)，包括Nd:YLF,Nd:YV0dP Yb:YAG晶體，所述固體激光介質(zhì)在X方向的長度為3— 7毫米、在y方向的長度為4一6毫米，在z方向的厚度為I毫米；所述固體激光介質(zhì)上，且靠近激光泵浦源的一面鍍有:對泵浦源出射光的高透膜、對基頻光和倍頻光的高反膜，該鍍膜作為多光束共用諧振腔的輸入鏡；
[0011]所述非線性晶體為周期性極化非線性晶體，所述周期性極化非線性晶體包括PPLN、PPLT或PPKTP晶體，所述周期性極化非線性晶體在x方向的長度為4一8毫米，在y方向的長度為4一6毫米，在z方向的厚度為I毫米；在所述周期性極化非線性晶體上，且靠近固體激光介質(zhì)的一端鍍有:對基頻光的高透膜、對倍頻光的高反膜，在遠(yuǎn)離固體激光介質(zhì)的一端鍍有:對倍頻光的高透膜、對基頻光的高反膜，該鍍膜作為多光束共用諧振腔的輸出鏡;
[0012]所述陣列式腔內(nèi)倍頻激光器通過控制標(biāo)準(zhǔn)具的數(shù)量來控制輸出波長的輸出情況，再經(jīng)過半波片來調(diào)節(jié)某一波長的偏振方向，最后經(jīng)過周期性極化非線性晶體產(chǎn)生單一波長綠光，或產(chǎn)生雙波長同時(shí)輸出的混合綠光。所述標(biāo)準(zhǔn)具具有特定厚度，有波長選擇作用，使特定波長起振，讓諧振腔中存在另一波長的激光；標(biāo)準(zhǔn)具的數(shù)目可以試具體情況而定，每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)具對應(yīng)一路特定波長的激光。
[0013]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述半波片與標(biāo)準(zhǔn)具成組出現(xiàn)，用于調(diào)節(jié)波長為的偏振方向。使其更好的進(jìn)行倍頻。
[0014]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述激光泵浦源為二極管激光器，二極管激光器的個(gè)數(shù)為2-20個(gè)，功率范圍2W-100W ;泵浦方式是端面泵浦。
[0015]一種上述陣列式腔內(nèi)倍頻激光器的應(yīng)用，用于作為激光顯示用的綠光光源:產(chǎn)生單一波長的綠光，或產(chǎn)生雙波長同時(shí)輸出的混合綠光。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)勢如下:
[0017]1.本發(fā)明輸出波長靈活。腔內(nèi)設(shè)置有標(biāo)準(zhǔn)具和半波片，可以靈活的控制輸出的個(gè)數(shù)，以及不同波長的數(shù)量比。
[0018]2.本發(fā)明能有效地降低消相干處理的難度，利于消除散斑效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)中獲得多束獨(dú)立的(非相干)光束，這些光束在投影式激光顯示器件的圖像調(diào)制器件(如LCD、DLP、LC0S)前進(jìn)行非相干合成，可以有效地降低消相干處理的難度，利于消除散斑效應(yīng)。
[0019]3.本發(fā)明利用激光晶體靠近泵浦源一面的鍍膜作為輸入鏡，周期性極化晶體遠(yuǎn)離激光晶體一端的鍍膜作為輸出鏡，這種鍍膜做腔鏡的方式是保證了激光器的小型化，結(jié)構(gòu)緊湊，效率高，壽命長。激光晶體、周期性極化晶體加上各自的鍍膜組成了激光的諧振腔。輸出波長可以通過標(biāo)準(zhǔn)具來控制，激光的偏振可以通過半波片來控制。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]其中:1、激光泵浦源；2、Nd:YLF晶體；3、標(biāo)準(zhǔn)具；4、半波片；5、PPLN晶體。

【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明，但不限于此。
[0023]實(shí)施例1:
[0024]如圖1所示。
[0025]一種陣列式腔內(nèi)倍頻激光器，包括沿激光出射方向依次設(shè)置的激光泵浦源1、固體激光介質(zhì)2、標(biāo)準(zhǔn)具3、半波片4和非線性晶體5 ；
[0026]所述固體激光介質(zhì)為摻釹氟化釔鋰晶體，即Nd =YLF晶體2，所述Nd =YLF晶體2在X方向的長度為5毫米、在y方向的長度為5毫米，在z方向的厚度為I毫米；所述Nd =YLF晶體2上，且靠近激光泵浦源I的一面鍍有:對泵浦源I出射光的高透膜、對波長1050納米和525納米光的高反膜，該鍍膜作為多光束共用諧振腔的輸入鏡；
[0027]所述非線性晶體為周期性極化鈮酸鋰晶體，即PPLN晶體5，所述PPLN晶體5在x方向的長度為5毫米，在y方向的長度為5毫米，在z方向的厚度為I毫米；在所述PPLN晶體上，且靠近Nd = YLF晶體2的一端鍍有:對波長1050納米光的高透膜、對波長525納米光的高反膜，在遠(yuǎn)離Nd = YLF晶體的一端鍍有:對波長525納米光的高透膜、對波長1050納米光的高反膜，該鍍膜作為多光束共用諧振腔的輸出鏡；
[0028]所述陣列式腔內(nèi)倍頻激光器通過控制標(biāo)準(zhǔn)具的數(shù)量來控制輸出1053納米的光路數(shù)，再經(jīng)過半波片來調(diào)節(jié)1053納米的偏振方向，最后經(jīng)過PPLN晶體產(chǎn)生波長524納米和526納米的混合綠光。
[0029]所述標(biāo)準(zhǔn)具3具有特定厚度，有波長選擇作用，使1053納米的波長起振，讓諧振腔中存在1053納米激光；標(biāo)準(zhǔn)具3的數(shù)目為5個(gè)，每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)具3對應(yīng)一路1053納米，也就對應(yīng)一路526納米。
[0030]所述的半波片4與標(biāo)準(zhǔn)具5成組出現(xiàn)，用于調(diào)節(jié)波長為1053納米光的偏振。使其更好的進(jìn)行倍頻。
[0031]所述激光泵浦源I為808納米二極管激光器，二極管激光器的個(gè)數(shù)為10個(gè)，功率范圍25W ;泵浦方式是端面泵浦。
[0032]實(shí)施例2、
[0033]一種如實(shí)施例1所述陣列式腔內(nèi)倍頻激光器的應(yīng)用，用于作為激光顯示用的綠光光源:產(chǎn)生波長524納米和526納米的混合綠光，524納米激光與526納米激光的數(shù)量比為1:1。
[0034]實(shí)施例3、
[0035]如實(shí)施例1所述的一種陣列式腔內(nèi)倍頻激光器，其區(qū)別在于，所述陣列式腔內(nèi)倍頻激光器標(biāo)準(zhǔn)具和半波片的數(shù)量均為0，所述陣列式腔內(nèi)倍頻激光器的輸出的波長只有524納米綠光。
[0036]實(shí)施例4、
[0037]如實(shí)施例1所述的一種陣列式腔內(nèi)倍頻激光器，沿激光出射方向依次設(shè)置的激光泵浦源、固體激光介質(zhì)、標(biāo)準(zhǔn)具、半波片和非線性晶體。其區(qū)別在于，所述陣列式腔內(nèi)倍頻激光器每一個(gè)二極管激光泵浦源都對應(yīng)一對標(biāo)準(zhǔn)具和半波片。所述陣列式腔內(nèi)倍頻激光器的輸出的波長只有526納米綠光。
【權(quán)利要求】
1.一種陣列式腔內(nèi)倍頻激光器，其特征在于，包括沿激光出射方向依次設(shè)置的激光泵浦源、固體激光介質(zhì)、標(biāo)準(zhǔn)具、半波片和非線性晶體； 所述固體激光介質(zhì)為常見的固體激光介質(zhì)，包括Nd:YLF、Nd:YV04和Yb:YAG晶體，所述固體激光介質(zhì)在X方向的長度為3— 7毫米、在y方向的長度為4一6毫米，在z方向的厚度為I毫米；所述固體激光介質(zhì)上，且靠近激光泵浦源的一面鍍有:對泵浦源出射光的高透膜、對基頻光和倍頻光的高反膜，該鍍膜作為多光束共用諧振腔的輸入鏡； 所述非線性晶體為周期性極化非線性晶體，所述周期性極化非線性晶體包括PPLN、PPLT或PPKTP晶體，所述周期性極化非線性晶體在X方向的長度為4一8毫米，在y方向的長度為4一6毫米，在z方向的厚度為I毫米；在所述周期性極化非線性晶體上，且靠近固體激光介質(zhì)的一端鍍有:對基頻光的高透膜、對倍頻光的高反膜，在遠(yuǎn)離固體激光介質(zhì)的一端鍍有:對倍頻光的高透膜、對基頻光的高反膜，該鍍膜作為多光束共用諧振腔的輸出鏡； 所述陣列式腔內(nèi)倍頻激光器通過控制標(biāo)準(zhǔn)具的數(shù)量來控制輸出波長的輸出情況，再經(jīng)過半波片來調(diào)節(jié)某一波長的偏振方向，最后經(jīng)過周期性極化非線性晶體產(chǎn)生單一波長綠光，或產(chǎn)生雙波長同時(shí)輸出的混合綠光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種陣列式腔內(nèi)倍頻激光器，其特征在于，所述半波片與標(biāo)準(zhǔn)具成組出現(xiàn)，用于調(diào)節(jié)波長為的偏振方向。使其更好的進(jìn)行倍頻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種陣列式腔內(nèi)倍頻激光器，其特征在于，所述激光泵浦源為二極管激光器，二極管激光器的個(gè)數(shù)為2-20個(gè)，功率范圍2W-100W ;泵浦方式是端面泵浦。
4.一種如權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述陣列式腔內(nèi)倍頻激光器的應(yīng)用，其特征在于，所述激光器用于作為激光顯示用的綠光光源:產(chǎn)生單一波長的綠光，或產(chǎn)生雙波長同時(shí)輸出的混合綠光。
【文檔編號】H01S3/106GK104283102SQ201410529329
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月9日
【發(fā)明者】張颯颯, 張行愚, 劉兆軍, 劉楊, 叢振華, 門少杰, 夏金寶, 饒翰 申請人:山東大學(xué)