專利名稱：大功率全固態(tài)藍光激光器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種激光器，特別是涉及一種大功率全固態(tài)藍光激光器。
利用半導體激光器(LD)泵浦固體增益介質，開發(fā)的高效率、大功率全固態(tài)藍光激光器件具有結構緊湊、壽命長、效率高等優(yōu)點，可應用于工業(yè)、科研、醫(yī)療、軍事、顯示等領域，近年來成為激光領域最為活躍且最具前景的方向之一。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明提供的一種大功率全固態(tài)藍光激光器，包括N塊諧振腔鏡組成的激光器諧振腔、泵光源、N塊非線性光學晶體、激光晶體和熱沉，其中泵光源設置在入射光諧振腔鏡前方，非線性光學晶體、激光晶體設置在激光器諧振腔內的光路上，其光學元件通過光具座固定在光學平臺上；其特征是所述的激光晶體是一薄片，并用導熱膠粘在熱沉上。
泵光經過作為入射光(第一塊)諧振腔鏡后泵浦激光晶體，在激光晶體的下表面被反射，再次經過并泵浦激光晶體，剩余的泵光到達第二塊諧振腔鏡后又一次被反射到激光晶體上對激光晶體進行泵浦，同樣在激光晶體的下表面被反射并泵浦激光晶體，這樣，泵光已經四次經過并泵浦了激光晶體。剩余的泵光在到達諧振腔鏡第三塊時被原路反射回來，對激光晶體再度經過并泵浦四次，這樣，整個泵浦過程中，激光晶體被泵浦八次。調節(jié)諧振腔鏡使基頻光起振，調節(jié)非線性光學晶體使倍頻光起振，這樣在諧振腔鏡后面就輸出大功率藍光。
還包括一耦合部件；其中耦合部件安置在泵光后面，將泵光耦合后經過諧振腔鏡對激光晶體進行泵浦；由諧振腔鏡組成的激光器光路上安置激光晶體和非線性光學晶體。
還包括在非線性光學晶體和第三塊諧振腔鏡之間設置一Q開關。
所述的N塊激光器諧振腔鏡至少為三塊，或三以上，諧振腔鏡可以是平鏡、平凹鏡、平凸鏡、光柵、法布里-珀羅標準具。
所述的薄片形激光晶體可以是摻釹釔鋁石榴石(Nd:YAG)，也可以是摻釹釩酸釔(Nd:YVO4)。
所述的薄片形激光晶體的厚度在0.1mm至0.5mm之間。
所述的薄片形激光晶體可以是矩形、圓形也可以是其它任何形狀。
所述的薄片形激光晶體為N塊，即可以是一塊，也可以是一塊以上黏結在同一熱沉上。
所述的耦合部件可以是自聚焦透鏡、耦合透鏡組、透鏡。
所述的熱沉是金屬塊，如無氧銅或紫銅；熱沉的一個面，即被用來粘住激光晶體的面拋光成鏡面；另一個面帶有水冷結構或具有半導體制冷片。
所述的非線性光學晶體可以是三硼酸鋰(LBO)、偏硼酸鋇(BBO)或鈦氧磷酸鉀(KTP)。
所述的泵浦光與基頻光可以是重合的，也可以是不重合的。
當半導體激光器做泵浦光源時泵浦Nd:YAG激光晶體產生946nm的熒光，調節(jié)諧振腔鏡使之在腔內起振，再用非線性光學晶體作倍頻晶體，就可輸出473nm的藍光。
本發(fā)明的優(yōu)越性本發(fā)明的全固態(tài)盤片藍光激光裝置由泵光、熱沉、諧振腔鏡、激光晶體和一塊非線性光學晶體組成；其中激光晶體采用是一薄片形的，并用導熱膠粘在熱沉上，這樣使得激光晶體的始終保持較低的溫度，又由于還包括一個耦合部件，將泵光耦合后泵浦激光晶體，多個諧振腔鏡組成的諧振腔內的光路上安置激光晶體和非線性光學晶體。泵光被耦合部件耦合后經過諧振腔鏡對激光晶體Nd:YAG進行泵浦，產生的946nm的基頻光在腔內進行振蕩，并被激光晶體倍頻產生473nm的激光，這樣就達到了大功率藍光輸出。本發(fā)明采用薄片激光晶體粘在熱沉上，大大加強了散熱功效，而且多通泵浦又相當于增加了激光晶體的厚度。為藍光的大功率輸出提供了一種廣闊的前景。
本發(fā)明提供的一種大功率全固態(tài)藍光激光器采用三個或多個腔鏡組成多通泵浦光路，克服了原有技術難于散熱的缺點，其功率可達幾十瓦至幾百瓦，實現(xiàn)了高效、大功率的藍光輸出，廣泛適用于連續(xù)波、準連續(xù)波，為高效率的多通泵浦和倍頻技術實用化開辟了廣闊的前景，可廣泛應用于軍事、科研、娛樂、醫(yī)療等領域。并且本發(fā)明提供的激光器結構簡單，適于工業(yè)生產。


圖1是本發(fā)明激光器的結構示意2是本發(fā)明連續(xù)波輸出的藍光激光器的光路3是本發(fā)明連續(xù)波輸出的藍光激光器的另一光路4是本發(fā)明準連續(xù)波輸出的藍光激光器的光路面說明1，4，5，12-激光器諧振腔鏡；2-耦合部件；3-泵光；6-非線性光學晶體；7，9，11-激光晶體； 8-熱沉；10-Q開關；
具體實施例方式
實施例1按照圖2的光路制作一臺大功率全固態(tài)藍光激光器，腔鏡1、4選用平凹鏡，凹面鍍946nm、473nm的高反膜；腔鏡5選用平鏡，與激光晶體相對的一面鍍946nm的高反膜和473nm的高透膜；兩塊激光晶體7、9選用Nd離子摻雜濃度為1.0％的Nd:YAG，尺寸為Φ6×厚0.3mm薄片，并將其粘在熱沉8上，該激光晶體薄片7、9粘在熱沉8上的一面鍍946nm、808nm、473nm的高反膜，另一面鍍808nm的高透膜；一塊熱沉8選用30×30×30mm3的紫銅塊，該熱沉8被用來粘住激光晶體的一面拋光成鏡面，另一面具有通循環(huán)水的結構，將其與循環(huán)水管連通制冷；用導熱膠將兩塊激光晶體分別粘在一塊熱沉8上，一塊非線性光學晶體6選用BBO晶體，BBO的切割角為θ＝25°，放在激光晶體7和諧振腔鏡5之間，將946nm波長的激光倍頻成為473nm的藍光；半導體激光器(LD)作為泵光源3安置在激光晶體7和9的后面從端面進行泵浦。
調節(jié)諧振腔鏡1、4和5，激光晶體7、9被半導體激光器3泵浦后，產生946nm的熒光由1、4、5組成的諧振腔內振蕩，經過非線性光學晶體6時被倍頻成473nm的藍光。調節(jié)非線性光學晶體6使473nm的激光產生，則在諧振腔鏡5處輸出473nm的連續(xù)波藍光。
實施例2按圖3的光路圖建造一臺大功率全固態(tài)藍光激光器輸出連續(xù)藍光，腔鏡1選用平凹鏡，其凹面鍍上914nm、457nm全反膜和808nm的增透膜，另一面鍍808nm的增透膜，腔鏡4和12選用平凹鏡，該平凹鏡的凹面鍍上914nm、808nm和457nm的全反膜；腔鏡5選用平凹鏡，該平凹鏡的凹面鍍上914nm和808nm的全反膜和457nm的高透膜；三塊激光晶體7、9、11選用Nd離子摻雜濃度為0.5％的Nd:YVO4，尺寸為Φ6×厚0.3mm薄片，粘在熱沉8的一面鍍914nm、808nm、457nm的高反膜，另一面鍍808nm的高透膜；一塊熱沉8選用30×30×30mm3的無氧銅塊，用來黏結激光晶體的一面拋光成鏡面，另一面有一半導體制冷片組成一體進行冷卻；一塊非線性光學晶體6選用LBO晶體，該LBO的切割角為θ＝90°，Φ＝21.7°，設置在激光晶體7和諧振腔鏡5之間，將914nm波長的激光倍頻成為457nm的藍光；一個耦合部件2選用1/4節(jié)距的自聚焦棒，將半導體激光器(LD)的光聚焦；半導體激光器LD作為泵光3安置在自聚焦棒2的后面，被聚焦后對激光晶體9從端面進行泵浦，剩余泵光被反射后被諧振腔鏡4再次聚焦并對激光晶體11進行泵浦，剩余的泵光在到達諧振腔鏡12時被，出射后的泵光被諧振腔鏡5再次聚焦并反射回來又一次泵浦激光晶體7，同樣，剩余泵光將在返回時六次經過激光晶體，整個過程中激光晶體被泵光通過12次，這樣相當激光晶體的厚度增加了12倍。
調節(jié)諧振腔鏡1、4、5和12使914nm的熒光起振，則在布氏角棱鏡9處輸出457nm的連續(xù)波藍光。
實施例3按圖4的光路建造一臺大功率全固態(tài)藍光激光器輸出準連續(xù)波藍光，光路和熱沉與實施例2相同，只是將激光晶體由兩塊合并為一塊，并在非線性光學晶體6和諧振腔鏡5之間放一Q開關。
調節(jié)諧振腔鏡1、4和5使914nm的熒光起振，則在諧振腔鏡5處輸出457nm的準連續(xù)波藍光。
權利要求
1.一種大功率全固態(tài)藍光激光器，包括N塊諧振腔鏡組成的激光器諧振腔、泵光源、N塊非線性光學晶體、激光晶體和熱沉，其中泵光源設置在入射光諧振腔鏡前方，非線性光學晶體、激光晶體設置在激光器諧振腔內的光路上，其光學元件通過光具座固定在光學平臺上；其特征是所述的激光晶體是一薄片，并用導熱膠粘在熱沉上。
2.按權利要求1所述的大功率全固態(tài)藍光激光器，其特征是還包括耦合部件；該耦合部件安置在泵光與作為入射光諧振腔鏡之間的光路上。
3.按權利要求2所述的大功率全固態(tài)藍光激光器，其特征是所述的耦合部件包括自聚焦透鏡、耦合透鏡組或透鏡。
4.按權利要求1或2所述的大功率全固態(tài)藍光激光器，其特征是還包括在非線性光學晶體和第三塊諧振腔鏡之間設置一Q開關。
5.按權利要求1、2、3或4所述的大功率全固態(tài)藍光激光器，其特征是所述的N塊非線性光學晶體的N是為一塊或一塊以上。
6.按權利要求1、2或4所述的大功率全固態(tài)藍光激光器，其特征是所述的薄片形激光晶體的厚度在0.1mm至0.5mm之間；其形狀包括矩形、圓形或它任何形狀。
7.按權利要求1、2或4所述的大功率全固態(tài)藍光激光器，其特征是所述的激光器諧振腔鏡包括三塊或三塊以上；該激光器諧振腔鏡可以是平鏡、平凹鏡、平凸鏡、光柵、法布里-珀羅標準具。
8.按權利要求1所述的大功率全固態(tài)藍光激光器，其特征是所述的薄片形激光晶體包括摻釹釔鋁石榴石或摻釹釩酸釔。
9.按權利要求1、2或4所述的大功率全固態(tài)藍光激光器，其特征是所述的熱沉包括具有水冷結構冷卻的金屬塊或具有半導體制冷片冷卻的金屬塊。
10.按權利要求1所述的大功率全固態(tài)藍光激光器，其特征是所述的非線性光學晶體包括三硼酸鋰、偏硼酸鋇或鈦氧磷酸鉀。
11.按權利要求1所述的大功率全固態(tài)藍光激光器，其特征是所述的泵浦光與基頻光可以是重合的，也可以是不重合的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大功率全固態(tài)藍光激光器。它包括N塊諧振腔鏡組成的激光器諧振腔、泵光源、N塊非線性光學晶體、激光晶體和熱沉，其中泵光源設置在入射光諧振腔鏡前方，非線性光學晶體、激光晶體設置在激光器諧振腔內的光路上，其光學元件通過光具座固定在光學平臺上；其特征是所述的激光晶體是一薄片，并用導熱膠粘在熱沉上。該裝置采用薄片激光晶體粘在熱沉上進行散熱，克服了原有技術中難于散熱的缺點，使其功率輸出可達幾十瓦到幾百瓦，實現(xiàn)了高效、大功率的藍光輸出，并且該裝置結構簡單，適于工業(yè)大規(guī)模生產。
文檔編號H01S3/00GK1471203SQ0212555
公開日2004年1月28日 申請日期2002年7月22日 優(yōu)先權日2002年7月22日
發(fā)明者李瑞寧, 許祖彥, 林學春, 崔大復, 畢勇, 王桂玲, 姚愛云, 馮衍, 汪家升, 張鴻博, 張 杰, 鞏華榮, 徐貴昌 申請人:中國科學院物理研究所