專利名稱：一種上轉(zhuǎn)換激光筆的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體激光器制造與應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
發(fā)射可見光的半導(dǎo)體激光筆，以體積小，攜帶輕便，色彩艷麗被人們大量應(yīng)用在激光指 示、照明、演出領(lǐng)域中?，F(xiàn)有產(chǎn)品使用的基礎(chǔ)材料多是AlInGaAs、 GaN、 ZnSe生產(chǎn)工藝復(fù)雜， 如使用氣相外延法(VPE)，分子束外延法(MBE),金屬有機(jī)化合物汽相淀積方法(MOCVD)，化 學(xué)束外延(CBE)等技術(shù)，以上方法成本大，設(shè)備與技術(shù)要求高。
使用上轉(zhuǎn)換熒光技術(shù)，直接將簡單廉價(jià)的近紅外半導(dǎo)體激光器的發(fā)射不可見光轉(zhuǎn)換成可 見光，是人們尋求的手段之一?，F(xiàn)有技術(shù)主要是將上轉(zhuǎn)換熒光玻璃制備成光纖或棒狀結(jié)構(gòu)的 轉(zhuǎn)換腔，反復(fù)經(jīng)過玻璃透鏡聚焦，產(chǎn)生可見光束；當(dāng)光纖或棒狀結(jié)構(gòu)的上轉(zhuǎn)換熒光玻璃被紅 外激光激發(fā)時(shí)，透明度高傳播距離遠(yuǎn)，但發(fā)光與轉(zhuǎn)換強(qiáng)度相對較弱。
上轉(zhuǎn)換熒光粉體材料及光纖玻璃材料的制備技術(shù)，在中國專利96122293. X、99103865. 7、 01138920. 6、 200410017067.2、 200610135388.1、 200780015225. 2。等中己經(jīng)被充分揭示。 上述專利主要使用的是氧化鋁、氧化鉛、氟化鋇、鋯酸鹽、磷酸鹽等，在1300度以下燒結(jié)， 低溫二次處理；它們共同特點(diǎn)是粉體材料發(fā)光效率高但無法傳播可見光，光纖玻璃材料可以 轉(zhuǎn)換傳播但發(fā)光效率低，無法制造成激光筆。
本發(fā)明的一種上轉(zhuǎn)換激光筆的制造方法，使用硅酸鹽上轉(zhuǎn)換玻璃聚焦透鏡，結(jié)合980紅 外半導(dǎo)體激光器，制造出一種結(jié)構(gòu)簡單、發(fā)光效率高的便攜式激光筆,該筆可以發(fā)出可見綠光
與藍(lán)光。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一種上轉(zhuǎn)換激光筆的制造方法，它包括前端紅外上轉(zhuǎn)換熒光玻璃透鏡(1)與
中部紅外線980nm半導(dǎo)體激光器(2)及固定它們的金屬散熱管(3), 3V電池電源(4)座構(gòu) 成。當(dāng)電源接通時(shí)，半導(dǎo)體激光器發(fā)射出不可見980nm紅外激光，經(jīng)上轉(zhuǎn)換熒光玻璃透鏡轉(zhuǎn) 換并聚焦發(fā)出可見激光束。本發(fā)明的一種上轉(zhuǎn)換激光筆整體是以金屬銅管(3)為基礎(chǔ)，內(nèi)部前端設(shè)置上轉(zhuǎn)換熒光玻 璃透鏡(1);中部紅外線980nm半導(dǎo)體激光器(2);尾部是放置電池位置，電池使用DC3V 為工作電源(4);同時(shí)外部銅管可以幫助激光器工作時(shí)散熱。
本發(fā)明的紅外上轉(zhuǎn)換熒光玻璃透鏡主要成份是高透過率的硅酸鹽玻璃,及高效率發(fā)光的 氟化釔鈉的混合玻璃態(tài)。在玻璃材料制備過程中，氟與氧的比例控制，是透明度與發(fā)光效率 的重要決定因素。上轉(zhuǎn)換熒光玻璃經(jīng)過光學(xué)冷加工，可制成各類小尺寸的凸凹透鏡。
本發(fā)明的紅外上轉(zhuǎn)換熒光玻璃透鏡是由以下成份組成(重量比)3%Er203， 20%Yb203， 45% YF:,， 9% NaF， 6% HaB03, 17% Si02均勻混合后，放置密封的坩鍋內(nèi)，在1600度燒結(jié)5小時(shí)制 成，并加工成凸透鏡，在980nm紅外激光照射時(shí)可以產(chǎn)生綠色光束。
本發(fā)明的紅外上轉(zhuǎn)換熒光玻璃透鏡還可以是由以下成份組成(重量比)3% Tm203， 20% Yb20" 45% YF:,， 9% NaF， 6%貼0:,， 17% Si02均勻混合后,放置密封的坩鍋內(nèi)，在薩度燒 結(jié)5小時(shí)制成，并加工成凸透鏡，在980nm紅外激光照射時(shí)可以產(chǎn)生藍(lán)色光束。
本發(fā)明中的H3B03加入可以將玻璃溶解溫度降低到1600度，使用正常的硅鉬加熱電爐可 以完成熱熔燒結(jié)。同時(shí)對提高玻璃透明度與硬度有重要作用。
本發(fā)明的紅外上轉(zhuǎn)換熒光玻璃透鏡前后端均可設(shè)置光學(xué)聚焦凸凹透鏡，經(jīng)聚焦后可以改 變可見光照射距離。


圖1 激光筆結(jié)構(gòu)原理圖
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的一種上轉(zhuǎn)換激光筆的制造方法，它包括前端紅外上轉(zhuǎn)換熒光玻璃透鏡(1)與 中部紅外線980nm半導(dǎo)體激光器(2)及固定它們的金屬散熱管(3)， 3V電池電源(4)座構(gòu) 成。當(dāng)電源接通時(shí)，半導(dǎo)體激光器發(fā)射出不可見980nm紅外激光，經(jīng)上轉(zhuǎn)換熒光玻璃透鏡轉(zhuǎn)
換并聚焦發(fā)出可見激光束。
本發(fā)明涉及的紅外線980nm半導(dǎo)體激光器為市場常見的激光器，功率大于50mW產(chǎn)生效果 明顯。本發(fā)明使用的銅質(zhì)材料筆管，可以為激光器散熱起較大作用。
本發(fā)明的紅外上轉(zhuǎn)換熒光玻璃透鏡前后端均可設(shè)置光學(xué)聚焦凸凹透鏡，經(jīng)聚焦后可以改 變可見光照射距離。
上轉(zhuǎn)換熒光玻璃經(jīng)過光學(xué)冷加工制成凸凹透鏡。 本發(fā)明的紅外上轉(zhuǎn)換熒光玻璃透鏡主要成份是高透過率的硅酸鹽玻璃,及高效率發(fā)光的 氟化釔鈉的混合玻璃態(tài)。在玻璃材料制備過程中，氟與氧的比例控制，是透明度與發(fā)光效率的重要決定因素。合成溫度應(yīng)在1600度以上，當(dāng)?shù)陀谠摐囟葧r(shí)玻璃的互溶性不好，透明度降 低。少量的H..iBO:,可以促使合成溫度降低；稀土激活劑Er、 Yb、 Tm以氧化物形式加入有利于 上轉(zhuǎn)換玻璃的透明；稀土基質(zhì)材料Y以氟化物形式加入有助于提高發(fā)光效率。
本發(fā)明的紅外上轉(zhuǎn)換熒光玻璃透鏡是由以下成份組成(重量比)3%ErA， 20% YbA， 45% YF:,' 9% NaF, 6%貼0:,， 17% Si02均勻混合后,放置密封的坩鍋內(nèi)，在1600度燒結(jié)5小時(shí)制 成，并加工成凸透鏡，在980nm紅外激光照射時(shí)可以產(chǎn)生綠色光束。
本發(fā)明的紅外上轉(zhuǎn)換熒光玻璃透鏡還可以是由以下成份組成(重量比)3% TniA， 20% YbA， 45% YF3， 9% NaF， 6% H肌17% Si(X均勻混合后，放置密封的坩鍋內(nèi)，在1600度燒 結(jié)5小時(shí)制成，并加工成凸透鏡，在980nm紅外激光照射時(shí)可以產(chǎn)生藍(lán)色光束。
使用銅質(zhì)材料，制備直徑12毫米的圓形筆管，長度一般不超過150毫米，前端放置紅外 上轉(zhuǎn)換熒光玻璃透鏡；距離2-3毫米放置紅外線980nm半導(dǎo)體激光器；半導(dǎo)體激光器直接與 3V電池電源連接。當(dāng)電源接通時(shí)，半導(dǎo)體激光器發(fā)射出不可見980nm紅外激光，經(jīng)上轉(zhuǎn)換熒 光玻璃透鏡轉(zhuǎn)換并聚焦發(fā)出可見光激光束。
本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)在于
1) 本發(fā)明使用廉價(jià)紅外半導(dǎo)體激光器經(jīng)紅外上轉(zhuǎn)換熒光玻璃透鏡直接發(fā)光可見光。
2) 本發(fā)明激光筆照射距離可以在3米以上。
3) 本發(fā)明紅外上轉(zhuǎn)換熒光玻璃透明度好、硬度強(qiáng)、發(fā)光效率高。
4) 本發(fā)明紅外上轉(zhuǎn)換熒光玻璃無毒無害，適合應(yīng)用在玩具、演出、禮品、防偽、指示、 照明等領(lǐng)域。
實(shí)施例1
按重量比秤取3% ErA' 20% Yb203， 45% YF3， 9% NaF， 6% H3B03， 17% Si02均勻混合后， 放置密封的坩鍋內(nèi)，在1600度空氣中燒結(jié)5小時(shí)速冷制成，并加工成凸透鏡，在980nm紅外 激光照射時(shí)可以產(chǎn)生綠色光束。冷加工制成綠色上轉(zhuǎn)換熒光玻璃透鏡。
使用銅質(zhì)材料，'制備直徑12毫米的圓形筆管，長度150毫米，前端放置紅外上轉(zhuǎn)換熒光 玻璃透鏡；距離2-3毫米放置紅外線980 半導(dǎo)體激光器；半導(dǎo)體激光器直接與3V電池電源 連接。當(dāng)電源接通時(shí)，半導(dǎo)體激光器發(fā)射出不可見980咖紅外激光，經(jīng)上轉(zhuǎn)換熒光玻璃透鏡 轉(zhuǎn)換并聚焦發(fā)出可見綠色激光束。
實(shí)施例2按重量比秤取3% TmA， 20% Yb20" 45% YF3, 9% NaF， 6%貼03， 17% Si02均勻混合后， 放置密封的坩鍋內(nèi)，在1600度空氣中燒結(jié)5小時(shí)速冷制成，并加工成凸透鏡，在980nm紅外 激光照射時(shí)可以產(chǎn)生藍(lán)色光束。冷加工制成藍(lán)色上轉(zhuǎn)換熒光玻璃透鏡。
使用銅質(zhì)材料，制備直徑12毫米的圓形筆管，長度150毫米，前端放置紅外上轉(zhuǎn)換熒光 玻璃透鏡；距離2-3毫米放置紅外線980nm半導(dǎo)體激光器；半導(dǎo)體激光器直接與3V電池電源 連接。當(dāng)電源接通時(shí)，半導(dǎo)體激光器發(fā)射出不可見980nra紅外激光，經(jīng)上轉(zhuǎn)換熒光玻璃透鏡 轉(zhuǎn)換并聚焦發(fā)出可見藍(lán)色激光束。
在上面針對本發(fā)明較好的實(shí)施方式作了舉例說明后，對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說應(yīng)明白的 是，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，對本發(fā)明所作的任何改變和改進(jìn)都在本發(fā)明的 范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種上轉(zhuǎn)換激光筆的制造方法，它包括前端紅外上轉(zhuǎn)換熒光玻璃透鏡(1)與中部紅外線980nm半導(dǎo)體激光器(2)及固定它們的金屬散熱管(3)，3V電池電源(4)座構(gòu)成。當(dāng)電源接通時(shí)，半導(dǎo)體激光器發(fā)射出不可見980nm紅外激光，經(jīng)上轉(zhuǎn)換熒光玻璃透鏡轉(zhuǎn)換并聚焦發(fā)出可見激光束。
2. 如權(quán)利要求1所述，紅外上轉(zhuǎn)換熒光玻璃透鏡是由以下成份組成(重量比)3% Er必，20% YbA， 45% YF" 9% NaF， 6% H3B03, 17% Si02均勻混合后，放置密封的坩鍋內(nèi)，在1600度 燒結(jié)5小時(shí)制成，并加工成凸透鏡，在980nm紅外激光照射時(shí)可以產(chǎn)生綠色光束。
3. 如權(quán)利要求1所述，紅外上轉(zhuǎn)換熒光玻璃透鏡是由以下成份組成(重量比)3% TmA， 20% Yb20," 45% YF3, 9% NaF, 6% H3B03， 17% Si02均勻混合后，放置密封的坩鍋內(nèi)，在1600度 燒結(jié)5小時(shí)制成，并加工成凸透鏡，在980nm紅外激光照射時(shí)可以產(chǎn)生藍(lán)色光束。
4. 如權(quán)利要求l所述，紅外上轉(zhuǎn)換熒光玻璃透鏡前后端均可設(shè)置光學(xué)聚焦凸凹透鏡，經(jīng)聚焦 后可以改變可見光照射距離。
全文摘要
一種上轉(zhuǎn)換激光筆的制造方法，它包括前端紅外上轉(zhuǎn)換熒光玻璃透鏡(1)與中部紅外線980nm半導(dǎo)體激光器(2)及固定它們的金屬散熱管(3)，3V電池電源(4)座構(gòu)成。當(dāng)電源接通時(shí)，半導(dǎo)體激光器發(fā)射出不可見980nm紅外激光，經(jīng)上轉(zhuǎn)換熒光玻璃透鏡轉(zhuǎn)換并聚焦發(fā)出可見激光束。制造出一種結(jié)構(gòu)簡單、發(fā)光效率高的便攜式激光筆，該筆可以發(fā)出可見綠光與藍(lán)光。
文檔編號F21S2/00GK101660681SQ20091019603
公開日2010年3月3日 申請日期2009年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月22日
發(fā)明者史陳峰, 耿樹范, 費(fèi)運(yùn)啟, 邊靜宇, 巖 鄭 申請人:上?？茲櫣怆娂夹g(shù)有限公司