專利名稱：一種藍(lán)色激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光器領(lǐng)域，特別是涉及一種用具有激光和非線性光學(xué)效應(yīng)的非線性激光晶體產(chǎn)生藍(lán)色激光的激光器件。
信息科學(xué)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)是世紀(jì)之交和下個(gè)世紀(jì)初的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)和產(chǎn)業(yè)，其投入和產(chǎn)出都相當(dāng)可觀，是我國(guó)今后十到二十年里要大力發(fā)展的一個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域。為此，科學(xué)技術(shù)的一個(gè)緊迫的任務(wù)是為信息的錄入、存儲(chǔ)和顯示研制更多高效、方便和價(jià)格合理的材料和器件。其中作為信息錄入和顯示用的激光光源及其工作物質(zhì)占據(jù)一個(gè)特別重要的位置。由于光存儲(chǔ)的信息密度與光波長(zhǎng)的平方成反比，所以藍(lán)色激光光源有很大的優(yōu)越性。特別是LD泵浦的藍(lán)光激光晶體和激光器的研制和生產(chǎn)已成為高新技術(shù)及其應(yīng)用領(lǐng)域最受青睞的項(xiàng)目之一。當(dāng)然，藍(lán)色激光在激光彩色印刷和光譜等領(lǐng)域也是十分有用的。藍(lán)色激光器雖然已有半導(dǎo)體激光直接輸出藍(lán)光、半導(dǎo)體激光通過非線性光學(xué)晶體的倍頻或混頻產(chǎn)生藍(lán)色激光、Nd3+:YAG的946nm激光倍頻產(chǎn)生藍(lán)色激光和上轉(zhuǎn)換激光產(chǎn)生藍(lán)光等研究路線，世界各國(guó)已投入大量人力物力進(jìn)行了多年的研究，但是目前尚未得到真正可以實(shí)用的結(jié)果。值得指出的是，半導(dǎo)體激光的倍頻或混頻用的鈮酸鉀晶體不但生長(zhǎng)過程容易開裂、不易得到單疇化晶體，其加工也有許多問題。
本發(fā)明的目的就在于研究和尋找產(chǎn)生藍(lán)色激光的新途徑，從而帶來(lái)藍(lán)色激光器件的緊湊、易調(diào)整和可實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案是利用具有非線性光學(xué)效應(yīng)的激光晶體(我們稱為非線性激光晶體)的和頻式自混頻(SSFM)產(chǎn)生藍(lán)色激光具體地說(shuō)是利用0.8um或0.75μm半導(dǎo)體激光激發(fā)非線性激光晶體，通過與1.06μm基波激光混頻輸出0.46μm波段或0.44μm波段的藍(lán)色激光。本發(fā)明所使用激光二極管輸出的激光沿非線性激光晶體混頻所要求的Ⅰ類或Ⅱ類相位匹配方向注入晶體(如附圖
所示)，在晶體的泵浦光輸入端鍍以介質(zhì)膜，此介質(zhì)膜對(duì)0.8μm波段或0.75μm波段半導(dǎo)體激光為高透過率，而對(duì)1.06μm基波激光混頻輸出0.46μm波段或0.44μm波段的藍(lán)色激光為高反射率。0.46μm波段或0.44μm波段藍(lán)色激光從右端的輸出鏡輸出，此輸出鏡對(duì)1.06μm基波激光為高反射率，而對(duì)0.46μm波段或0.44μm波段的藍(lán)色激光為高透過率。
如果本發(fā)明使用的非線性激光晶體為單軸晶體，則Ⅰ類相位匹配角度按下式計(jì)算λ3λ1no(λ1)+λ3λ2no(λ2)=ne(λ3.θm)=no(λ3)ne(λ3){[no(λ3)]2sin2θm+[ne(λ3)]2cos2θm}]]>式中λ1是基波激光的波長(zhǎng)，λ2是泵浦用的半導(dǎo)體激光器輸出的激光波長(zhǎng)，而λ3為混頻所產(chǎn)生的激光的波長(zhǎng)，θm是相位匹配方向與光軸之間的夾角。no(λ1),ne(λ1)(i=1,2,3 )分別是正常光和非常光的折射率。
本發(fā)明具有激光發(fā)生與和頻一體化，又是利用技術(shù)上已經(jīng)十分成熟并且商品化了的大功率半導(dǎo)體激光器作為唯一激發(fā)源，從而帶來(lái)緊湊、易調(diào)整、可以實(shí)用化等優(yōu)點(diǎn)。可見它是產(chǎn)生藍(lán)色激光的新途徑之一。
附圖是一種藍(lán)色激光器件的示意圖，其中1是半導(dǎo)體激光器；2是激光的聚光系統(tǒng)；3是介質(zhì)膜；4是非線性激光晶體；5是輸出鏡。
實(shí)施例現(xiàn)結(jié)合附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明方案當(dāng)非線性激光晶體為硼酸鋁釔釹(簡(jiǎn)稱NYAB)時(shí)的典型實(shí)施例。圖中1是0.8μm波段的半導(dǎo)體激光器；2是用來(lái)聚焦泵浦用半導(dǎo)體激光的聚光系統(tǒng)；3是對(duì)0.8μm波段的半導(dǎo)體激光為高透過率，而對(duì)1.06μm基波激光和混頻輸出0.46μm波段的藍(lán)色激光為高反射率的介質(zhì)膜；此介質(zhì)膜一般直接鍍?cè)诰w的表面上；4是產(chǎn)生基波激光和產(chǎn)生兩種激光混頻作用的非線性激光晶體NYAB，該晶體的表面必須按照光學(xué)零件的高要求加工，例如，通光表面的平面度小于光圈；光潔度為V級(jí)；垂直度小于20秒，平行度小于10秒，晶體的通光方向?yàn)?.8μm波段激光與1.06μm波段激光的和頻相位匹配方向，對(duì)NYAB晶體為θm=34°(準(zhǔn)確數(shù)據(jù)應(yīng)該根據(jù)準(zhǔn)確的波長(zhǎng)代入上述計(jì)算式計(jì)算)；5是對(duì)1.06μm基波激光為高反射率，而對(duì)0.46μm波段的藍(lán)色激光為高透過率的輸出鏡。
從半導(dǎo)體激光器1輸出的0.8μm波段的半導(dǎo)體激光，通過聚光系統(tǒng)2聚集成為微米級(jí)直徑的細(xì)束通過介質(zhì)膜3射入非線性激光晶體NYAB中，在NYAB晶體中激發(fā)出1.06μm的基波激光，這一基波激光在介質(zhì)膜鏡3與輸出鏡5之間多次來(lái)回反射，多次通過NYAB晶體，迅速增加其光強(qiáng)，形成一個(gè)功率或能量足夠大的激光束。由于NYAB晶體的非線性光學(xué)效應(yīng)，1.06μm的基波激光與從半導(dǎo)體激光器1射入而未被晶體吸收的0.8μm波段的半導(dǎo)體激光進(jìn)行和頻式的混頻，由此產(chǎn)生的0.46μm波段的藍(lán)色激光通過輸出鏡5輸出。輸出的激光光束的波長(zhǎng)可以用棱鏡單色儀或音光柵單色儀測(cè)量。
權(quán)利要求
1.一種藍(lán)色激光器，由半導(dǎo)體激光器(1)、聚光系統(tǒng)(2)、介質(zhì)膜(3)、非線性激光晶體(4)和輸出鏡(5)所組成，其特征在于該藍(lán)色激光是通過非線性激光晶體的自和頻效應(yīng)產(chǎn)生0.46μm波段的藍(lán)色激光。
2.一種藍(lán)色激光器，由半導(dǎo)體激光器(1)、聚光系統(tǒng)(2)、介質(zhì)膜(3)、非線性激光晶體(4)和輸出鏡(5)所組成，其特征在于該藍(lán)色激光是通過非線性激光晶體的自和頻效應(yīng)產(chǎn)生0.44μm波段的藍(lán)色激光。
3.如權(quán)利要求1或2所述的藍(lán)色激光器，其特征在于，所說(shuō)的非線性激光晶體是指具有非線性光學(xué)效應(yīng)又包含產(chǎn)生激光的發(fā)光中心的晶體。
4.如權(quán)利要求1所述的藍(lán)色激光器，其特征在于所說(shuō)的0.46μm波段的藍(lán)色激光是0.8μm波段的半導(dǎo)體激光和非線性激光晶體產(chǎn)生的1.06μm波段的基頻激光之間的自和頻效應(yīng)產(chǎn)生的。
5.如權(quán)利要求2所述的藍(lán)色激光器，其特征在于所說(shuō)的0.44μm波段的藍(lán)色激光是0.75μm波段的半導(dǎo)體激光和非線性激光晶體產(chǎn)生的1.06μm波段的基頻激光之間的自和頻效應(yīng)產(chǎn)生的。
6.如權(quán)利要求1或4所述的藍(lán)色激光器，其特征在于所說(shuō)的0.46μm波段的藍(lán)色激光可以是脈沖式的也可以是連續(xù)的，它取決于作為泵浦源的半導(dǎo)體激光是脈沖式的還是連續(xù)的。
7.如權(quán)利要求2或5所述的藍(lán)色激光器，其特征在于所說(shuō)的0.44μm波段的藍(lán)色激光可以是脈沖式的也可以是連續(xù)的，它取決于作為泵浦源的半導(dǎo)體激光是脈沖式的還是連續(xù)的。
全文摘要
一種藍(lán)色激光器，是利用半導(dǎo)體激光器泵浦具有非線性光學(xué)效應(yīng)又包含產(chǎn)生激光的發(fā)光中心的激光晶體(非線性激光晶體)，如硼酸鋁釔釹(簡(jiǎn)稱NYAB)，產(chǎn)生1.06μm波段的基頻激光和激發(fā)這種激光的未被吸收的0.75μm波段或0.8μm波段的半導(dǎo)體激光，通過晶體的非線性光學(xué)和頻效應(yīng)分別產(chǎn)生0.44μm波段或0.46μm波段的藍(lán)色激光。晶體的通光方向?yàn)楹皖l的相位匹配方向。這種激光器具有緊湊、易調(diào)整、可實(shí)用化等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01S3/109GK1237817SQ98109139
公開日1999年12月8日 申請(qǐng)日期1998年5月28日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月28日
發(fā)明者羅遵度 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所