專利名稱：整體化腔內(nèi)混頻微片激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本專利涉及一種整體化腔內(nèi)混頻微片激光器。
背景技術(shù)：
為消除腔內(nèi)混頻中常見的綠光問題，基頻光應(yīng)由兩個(gè)諧振腔獨(dú)立產(chǎn)生。目前，已經(jīng) 檢索到的關(guān)于腔內(nèi)混頻的專利包括 1.美國(guó)專利US 5345457。該專利利用棱鏡的色散效應(yīng)將不同波長(zhǎng)的光分束，使其 分別起振于兩個(gè)腔中，實(shí)現(xiàn)基頻光的獨(dú)立起振。該方法結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)節(jié)難度大，穩(wěn)定性也比較差。 2.美國(guó)專利US 5651019。該專利通過一雙色膜將不同波長(zhǎng)的基頻光分束到兩個(gè) 獨(dú)立的激光腔中。該方案鍍膜難度高，腔內(nèi)損耗比較大，且不適合相同波長(zhǎng)的基頻光。 3.美國(guó)專利US 6816519。該專利通過一片PBS棱鏡將兩束不同的基頻光分束到兩 個(gè)獨(dú)立的激光腔中，該方案鍍膜難度高，且不易控制；另外，插入PBS分束棱鏡損耗比較大。 4.德國(guó)專利DE 19610371。該專利通過一塊雙折射晶體將諧振腔分為兩支。每支 含一激光增益介質(zhì)，由一激光二極管泵浦。缺點(diǎn)是界面損耗大。且因兩基頻光的間隔受器 件尺寸限制，無法縮小，因而不得不采用厚雙折射晶體，導(dǎo)致吸收增多，并對(duì)光束準(zhǔn)直性要 求極高以避免濾光效應(yīng)引起的損耗和噪音。 本專利采用全新的基頻光和頻機(jī)制，通過walk-off效應(yīng)實(shí)現(xiàn)低損耗，高效率，低 噪聲腔內(nèi)混頻。該方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小巧，性能穩(wěn)定，便于集成，適合微型化，整體化。

發(fā)明內(nèi)容本專利涉及一種整體化腔內(nèi)混頻微片激光器。其技術(shù)方案在于采用兩個(gè)獨(dú)立諧振 腔產(chǎn)生基頻光，從而消除了綠光問題。產(chǎn)生的基頻光線性偏振并互相垂直，通過雙折射晶體 在非線性晶體中重合并混頻，從而實(shí)現(xiàn)高效率激光輸出。 本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)包括激光增益介質(zhì)，雙折射晶體和非線性晶體。這些晶體均被 切割成薄片用光膠粘合，集為一體，形成低損耗，低噪聲微片激光器。雙折射晶體應(yīng)對(duì)所通 過之波長(zhǎng)透明，并有較大的雙折射率。至少一個(gè)激光增益介質(zhì)與雙折射晶體的一個(gè)表面相 貼。至少一個(gè)非線性晶體與雙折射晶體的一面相貼。這些元件構(gòu)成兩獨(dú)立的諧振腔，非線 性晶體外側(cè)鍍膜構(gòu)成兩諧振腔的共同腔鏡，激光增益介質(zhì)外側(cè)鍍膜構(gòu)成另一腔鏡。兩獨(dú)立 光腔在激光增益介質(zhì)中相互平行，在雙折射晶體與非線性晶體的界面相交，在非線性晶體 中重合。 一個(gè)光腔在激光增益介質(zhì)與雙折射晶體中呈線性。另一個(gè)光腔在激光增益介質(zhì)與 雙折射晶體界面彎折，彎折角等于雙折射晶體走離角。省去了用于產(chǎn)生單頻的選模元件，也 無需為產(chǎn)生極多模而采用極短光腔，光腔總長(zhǎng)度為毫米級(jí)。兩基頻光入射線垂直距離等于 雙折射晶體長(zhǎng)度與走離角正切的乘積。由此基本結(jié)構(gòu)可演變出許多不同的結(jié)構(gòu)以適合各種 應(yīng)用。 例如，激光增益介質(zhì)可各向同性或異性，可位于雙折射晶體同一側(cè)或分置兩側(cè)。泵
3浦源可為二分離器件或一連體二元器件或由單一器件分成二束。光束分離可通過偏振差別 或其他方法實(shí)現(xiàn)?；谄癫顒e的光束分離又有多種途徑。 又如，基頻光可由兩激光增益介質(zhì)單獨(dú)產(chǎn)生，或由一激光增益介質(zhì)及另一光源產(chǎn) 生。產(chǎn)生基頻光的其他光源包括激光二極管，以激光二極管為泵浦源的固體激光器，及光參 量振蕩器或放大器。 再如，除用于基頻光混頻的非線性晶體外，一個(gè)或多個(gè)非線性晶體可粘附在基本 結(jié)構(gòu)上。通過進(jìn)一步非線性作用包括混頻或倍頻，產(chǎn)生更短波長(zhǎng)的激光，包括紫外激光。 本專利演示了一種僅包括一個(gè)泵浦源，一激光增益介質(zhì)，一雙折射晶體，及兩個(gè)非 線性晶體的小尺寸，低成本可高效產(chǎn)生連續(xù)波紫外的微片激光器。 本發(fā)明結(jié)構(gòu)上的靈活性導(dǎo)致器件尺寸進(jìn)一步縮小，費(fèi)用進(jìn)一步降低，波長(zhǎng)范圍進(jìn) 一步擴(kuò)展。通過適當(dāng)選擇晶體材料及優(yōu)化組合，從紅外到紫外的多種波長(zhǎng)均可獲得。 此外，本發(fā)明適合各種工作模式，單模或多模，連續(xù)或脈沖。如果兩基頻光均為多 模，混頻過程不存在簡(jiǎn)并，因而混頻光模數(shù)倍增。將本發(fā)明用于激光顯示器，可大大降低由 相干帶來的斑點(diǎn)，從而改善影像質(zhì)量。而且混頻光模間隔非等距，消除了因自發(fā)Q-Switch 導(dǎo)致晶體損壞的隱憂。

圖la為本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)圖。 圖lb為本發(fā)明的另一基本結(jié)構(gòu)圖，采用一各向同性的激光增益介質(zhì)產(chǎn)生基頻光。 圖2a-2h為本發(fā)明采用的幾種泵浦源結(jié)構(gòu)圖。 圖3為本發(fā)明的另一種結(jié)構(gòu)圖，其中激光增益介質(zhì)分置雙折射晶體兩側(cè)。 圖4為本發(fā)明的另一種結(jié)構(gòu)圖，可用于產(chǎn)生單?；蚱巾敼庾V輸出。 圖5a-5b為本發(fā)明的另二種結(jié)構(gòu)圖，其中基頻光之一由激光二極管或光參量振蕩
器產(chǎn)生。 圖6a-6f為本發(fā)明采用的幾種結(jié)構(gòu)圖，用于產(chǎn)生所需波長(zhǎng)包括紫外波長(zhǎng)。
具體實(shí)施方式
本專利的結(jié)構(gòu)特征在于利用e光在雙折射晶體中的走離現(xiàn)象使兩在獨(dú)立諧振腔 中形成的基頻光在非線性晶體中重合實(shí)現(xiàn)混頻。實(shí)施技術(shù)方案的具體結(jié)構(gòu)由圖la至圖6f 體現(xiàn)。其中圖la為基本結(jié)構(gòu)。其余為變通方案。 如圖la所示，本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)包括一對(duì)激光增益介質(zhì)110和120，一雙折射晶體 150，和一非線性晶體130。在此結(jié)構(gòu)中增益介質(zhì)的受激輻射截面與偏振有關(guān)。例如，Nd:YV04 的1064nm輻射沿ji -方向偏振。 增益介質(zhì)110由波長(zhǎng)為AM的泵浦光113激發(fā)，依靠第一諧振腔產(chǎn)生波長(zhǎng)為、的 第一基頻光115。泵浦光113的波長(zhǎng)與增益介質(zhì)110的吸收峰相重。若增益介質(zhì)110的吸 收光譜與偏振有關(guān)，則泵浦光113的偏振方向亦應(yīng)相符。同樣，增益介質(zhì)120由波長(zhǎng)為AP2 的泵浦光123激發(fā)，依靠第二諧振腔產(chǎn)生波長(zhǎng)為入2的第二基頻光125。泵浦光123的波長(zhǎng) 與增益介質(zhì)120的吸收峰相重。若增益介質(zhì)120的吸收光譜與偏振有關(guān)，則泵浦光123的 偏振方向亦應(yīng)相符。第一基頻光115在雙折射晶體150中為e-光。第二基頻光125則為o-光。這些均可通過調(diào)整激光增益介質(zhì)及雙折射晶體的主軸方向達(dá)成。 基頻光115與基頻光125依靠walk-off效應(yīng)在獨(dú)立的諧振腔中形成并在非線性 晶體130中重合并混頻。第一諧振腔由鏡面111和鏡面131組成。第二諧振腔由鏡面121 和鏡面131組成。鏡面111鍍膜成對(duì)A工高反，而對(duì)A P1增透。鏡面121對(duì)A 2高反，對(duì)入P2 增透。雙折射晶體150與非線性晶體130之間的膜層153對(duì)、和、高透，對(duì)混頻波長(zhǎng) 入m高反。鏡面131作為混頻輸出耦合則對(duì)、和、高反，而對(duì)混頻波長(zhǎng)入m增透。若混
頻過程為和頻，則A m = 、、/(、+、) 若混頻過程為差頻，則A m = A工A 2/ I A 「入2 I 。 激光輸出耦合透鏡131可以一凹透鏡129替換。引入一凹透鏡形成半聚腔有助于 改善光束的準(zhǔn)直性。從而減少因光束發(fā)散引起的能量損失及噪音。在諧振腔內(nèi)引入凹透鏡 的另一好處是補(bǔ)償熱透鏡效應(yīng)，提高光束質(zhì)量。 改善光束準(zhǔn)直性的最有效方法是盡量縮短雙折射晶體的長(zhǎng)度。采用e-光與o-光 折射率差大的雙折射晶體有助于達(dá)到這一目的。亦可通過盡量縮短兩泵浦光的間隔實(shí)現(xiàn) 例如采用二體激光二極管，或光纖耦合輸出，或?qū)我槐闷止夥殖善裣嗷ゴ怪钡膬墒猓?分別激活增益介質(zhì)110和120。在美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?1/143127及11/378552中均有詳細(xì)描 述。本專利圖2將進(jìn)一步提出幾種可能的分光結(jié)構(gòu)。 圖lb描述了本發(fā)明的另一基本結(jié)構(gòu)。其中，與偏振有關(guān)的增益介質(zhì)110和120被 一各向同性的介質(zhì)140，例如Nd:YAG，取代。由于偏振差別，只有115_e光能在第一諧振腔 中形成激光，而只有125-0光能在第二諧振腔中形成激光。本結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于工藝簡(jiǎn)單，能 將尺寸做得很小，且適合大規(guī)模生產(chǎn)。將激光增益介質(zhì)，雙折射晶體，和非線性晶體分層生 長(zhǎng)在同一大面積基片上，再切割成小塊，每塊構(gòu)成一微片激光器，生產(chǎn)效率及成品率均大大 提高，成本大大降低。 本設(shè)計(jì)思想亦適用于能同時(shí)產(chǎn)生兩種不同偏振躍遷的激光增益介質(zhì)，例如 Nd:YLF。該增益介質(zhì)能在4F3/2與4111/2能級(jí)間產(chǎn)生1053nm( o偏振)與1047nm( ji偏振) 躍遷，或在4F3/2與4113/2能級(jí)間同時(shí)產(chǎn)生1313nm( o偏振)與1321nm( ji偏振)躍遷。 在圖la和圖lb中，泵浦光可來自激光二極管或以激光二極管為泵浦源的固體激 光器或其它光源?？捎蓛瑟?dú)立器件分別產(chǎn)生，亦可由一連體二元器件產(chǎn)生，或由單一光源分 光而成。后者可利用偏振差別實(shí)現(xiàn)。圖2a-2h描述了本專利發(fā)明的幾種用單一光源同時(shí)激 發(fā)兩增益介質(zhì)的泵浦源結(jié)構(gòu)。以此幾種結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)還能演變出更多符合本專利設(shè)計(jì)思想的 結(jié)構(gòu)。 第一種泵浦源結(jié)構(gòu)如圖2a所示。由激光二極管281產(chǎn)生的泵浦光283經(jīng)透鏡285 變成平行光，投射到平板261。該平板鍍膜的反射率和折射率隨偏振方向而改變。具體地 說，泵浦光283的p-分量211高透通過平板261，同時(shí)其s-分量221高反并投射到平板262 上。平板262的鍍膜亦對(duì)s-分量221高反。泵浦光283的p-分量211經(jīng)透鏡217聚焦后 形成泵浦源213。同時(shí)其s-分量221經(jīng)透鏡227聚焦后形成另一泵浦源223。通過調(diào)整平 板261與262的距離，兩束泵浦光的間隔可被調(diào)整并優(yōu)化。 圖2b描述的泵浦源結(jié)構(gòu)稍有不同。其中平板261被一分束棱鏡PBS 263取代。機(jī) 理則相似。 圖2c描述的泵浦源結(jié)構(gòu)則進(jìn)一步以一雙PBS 264同時(shí)取代分束平板261和262。 在圖2a-2c中，泵浦光283的偏振方向決定其分量213與223的強(qiáng)度比。泵浦光283的偏振方向可通過旋轉(zhuǎn)激光二極管281而改變，以此優(yōu)化泵浦及混頻效率。 除圖2a-2c所示結(jié)構(gòu)，泵浦光亦可通過光纖輸入。圖2d示其一例。在通過光纖
284中，泵浦光的偏振方向被隨機(jī)化。因此，該結(jié)構(gòu)適合應(yīng)用于要求兩相同強(qiáng)度泵浦光的情況。 將泵浦光分束亦可通過walk-off效應(yīng)實(shí)現(xiàn)。具體地說，引入另一雙折射晶體260 將e光與o光分開。圖2e-2h示其四例。 在圖2e中，所引入之雙折射晶體260與增益介質(zhì)210和220直接粘合。泵浦光經(jīng) 由透鏡236在雙折射晶體表面聚焦。 在圖2f中，雙折射晶體260與增益介質(zhì)分離。泵浦光先經(jīng)透鏡236擴(kuò)束，然后在 雙折射晶體中分開。再經(jīng)透鏡217和227在增益介質(zhì)表面聚焦。此結(jié)構(gòu)尤其適合高功率泵 浦。 圖2g所示結(jié)構(gòu)與圖2f相似。只是采用了微透鏡237作聚焦用。 以上三泵浦源結(jié)構(gòu)均以激光二極管281作光源。如上所述，調(diào)整281的取向可使
泵浦光263-e與263-o的強(qiáng)度比達(dá)到最佳，從而優(yōu)化泵浦及混頻效率。 圖2h為圖2d之翻版，采用光纖偶合，以得到兩相同強(qiáng)度之泵浦光。不同處在于以
雙折射晶體取代對(duì)偏振方向敏感之平行板作分光之用。 除了在泵浦源結(jié)構(gòu)方面的靈活性，本發(fā)明還可按實(shí)際需要靈活放置激光增益介 質(zhì)。在圖3所示之結(jié)構(gòu)中，激光增益介質(zhì)310和320分置雙折射晶體350兩側(cè)。分別由泵浦 源313及323激活。膜層311對(duì)第一泵浦光波長(zhǎng)A P1增透但對(duì)基頻波長(zhǎng)A工高反。同樣，膜 層331對(duì)第二泵浦光波長(zhǎng)Ap2增透但對(duì)基頻波長(zhǎng)A"、及混頻波長(zhǎng)Am高反。對(duì)第二類 非線性過程，混頻輸出333為e-光，由于walk-off效應(yīng)而從高透膜351輸出。膜層351對(duì) 基頻波長(zhǎng)、高反而對(duì)混頻波長(zhǎng)入m高透。此結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于更為緊湊，且混頻效率更高。 凹透鏡319可作為選擇元件插入而形成半聚腔。在此種情況下，對(duì)第一泵浦光波長(zhǎng)入m増 透而對(duì)基頻波長(zhǎng)A工高反的膜應(yīng)鍍?cè)诎纪哥R319內(nèi)側(cè)。同時(shí)，膜層311對(duì)第一泵浦光波長(zhǎng) 入m高透。亦可在另一端插入另一凹透鏡形成全聚腔。半聚腔或全聚腔適合某些應(yīng)用，例 如調(diào)整腰束位置，有利提高混頻效率。尤其適合大功率輸出。 本發(fā)明結(jié)構(gòu)上的靈活性還在于可方便加入附加元件以擴(kuò)展性能。例如，插入波長(zhǎng) 選擇元件可得到單?；蚓咭欢◣挼妮敵?。也可使波長(zhǎng)選擇元件透射率極小處與增益曲線 極大處重合以得到平頂光譜輸出。又如，將電光或聲光元件或透射率隨光通變化的被動(dòng)元 件粘貼在增益介質(zhì)表面可實(shí)現(xiàn)Q-switch激光輸出。 在圖4所示之結(jié)構(gòu)中引入了 Lyot filter 418和428，分別夾在增益介質(zhì)410或 420與雙折射晶體450之間，以此產(chǎn)生單模的基頻光415和425。并因此產(chǎn)生單模的混頻光 433。 與此相反，有些應(yīng)用要求多模的混頻輸出。例如，激光顯示系統(tǒng)常利用多模平均降 低噪聲，消除影像斑點(diǎn)。作為本專利的另一優(yōu)點(diǎn)，兩基頻光在雙折射晶體中的光程略有差 別，即兩者的模間隔不同。因此，在混頻過程中不存在模式簡(jiǎn)并。這使混頻光的模數(shù)大增， 有利于降低噪聲和消除影像斑點(diǎn)。此外，混頻光模間隔不等距，因而消除了因自發(fā)Q-switch 可能帶來的損壞。 在圖4所示之結(jié)構(gòu)中泵浦光413和423由一連體二元激光二極管481產(chǎn)生。通過
6透鏡417， 427，和437聚焦后進(jìn)入增益介質(zhì)410及420。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于泵浦光間隔很短，
可采用薄雙折射晶體，從而縮小了器件尺寸，提高了效率，降低了噪音。 本發(fā)明結(jié)構(gòu)上的靈活性還在于基頻光之一可由其他光源產(chǎn)生。這些光源包括但不
限于激光二極管，以激光二極管為泵浦源的固體激光器，及光參量振蕩器或放大器。 為方便敘述，首先參考圖5a。如圖所示，激光二極管526取代了一基頻光源。發(fā)出
的基頻光經(jīng)527聚焦后進(jìn)入雙折射晶體550，然后與另一基頻光515在非線性晶體530中重
合并混頻。在雙折射晶體550外側(cè)所鍍之膜551對(duì)激光二極管526發(fā)出的基頻光525波長(zhǎng)
增透。在該圖中，激光二極管產(chǎn)生的是o-光。本發(fā)明亦適合產(chǎn)生e-光的激光二極管。只
須令由激光增益介質(zhì)產(chǎn)生的另一基頻光515為o-光。采用激光二極管作基頻光源有助擴(kuò)
展波長(zhǎng)范圍。此外，可通過高頻調(diào)制激光驅(qū)動(dòng)電路522穩(wěn)定輸出，減少噪聲。 圖5b描述了另一種變異結(jié)構(gòu)。其中一基頻光由光參量振蕩器580產(chǎn)生。該光參
量振蕩器被注入泵浦光511，經(jīng)非線性作用產(chǎn)生一 signal和一 idler。兩者均線性偏振，互
相垂直。光參量振蕩器580外側(cè)鍍膜581對(duì)泵浦光511增透。在此圖中，光參量振蕩器所
產(chǎn)生的e-光被用作基頻光。也可用o-光。只需調(diào)整另一基頻光的偏振方向。此結(jié)構(gòu)進(jìn)一
步擴(kuò)展了波長(zhǎng)范圍。 在圖5b中光參量振蕩產(chǎn)生于第二類非線性過程。應(yīng)當(dāng)指出，本發(fā)明亦適用于第一
類非線性過程。在后種情況，非線性作用產(chǎn)生的signal和idler具相同傳播方向?？赏ㄟ^
適當(dāng)?shù)闹C振腔鍍膜濾除不需要的波長(zhǎng)，僅使所需之波長(zhǎng)形成振蕩，并以此產(chǎn)生基頻光。 本發(fā)明的結(jié)構(gòu)還可進(jìn)一步變異。尤其重要的是可引入更多非線性過程進(jìn)一步混頻
或倍頻。從而產(chǎn)生短波長(zhǎng)激光，尤其是紫外光。更加拓展本發(fā)明的應(yīng)用范圍。 其例一，如圖6a所示，在激光增益介質(zhì)610外表粘貼第二個(gè)非線性晶體690，對(duì)混
頻光633倍頻，產(chǎn)生波長(zhǎng)為A f = A m/2的激光695。詳細(xì)過程如下 由激光二極管681發(fā)出的泵浦光經(jīng)分束板661和662分成兩束，即613和623，經(jīng) 透鏡617和627聚焦后分別激活增益介質(zhì)610和620。由此產(chǎn)生基頻光615和625。經(jīng)雙折 射晶體650在非線性晶體630中重合并混頻，產(chǎn)生的633為e_光。在非線性晶體630外側(cè) 所鍍的膜631對(duì)633高反，使非線性過程發(fā)生兩次，混頻效率較高?；祛l光633通過雙折射 晶體650后在非線性晶體690中倍頻。由于膜層691對(duì)混頻光633及倍頻光695均高反， 倍頻過程亦發(fā)生兩次，有較高效率。新產(chǎn)生的短波長(zhǎng)激光695經(jīng)雙折射晶體650及增透膜 652輸出。膜層619對(duì)基頻光615高反而對(duì)混頻光633及倍頻光695均高透。該結(jié)構(gòu)的主 要優(yōu)點(diǎn)是效率高。主要缺點(diǎn)是695在經(jīng)過雙折射晶體650時(shí)可能被吸收。 如果695的波長(zhǎng)很短，吸收可能很強(qiáng)。于此種情形，可令691對(duì)695高透，690與 610的間膜619對(duì)695高反，分束板661亦對(duì)695高反，使695從圖的左方輸出。 同樣觀念可用于改造圖3結(jié)構(gòu)。如圖6b所示，在雙折射晶體650外表粘貼第二個(gè) 非線性晶體690，對(duì)混頻光633倍頻，可產(chǎn)生波長(zhǎng)為A f = A m/2的激光695。如上所述，取 決于鍍膜情況，695可從左方或右方輸出，以適應(yīng)各種需要。 在圖6a和圖6b的例子中非線性晶體690用于對(duì)混頻光633倍頻。通過對(duì)鍍膜的 調(diào)整，非線性晶體690亦可用于對(duì)633和615混頻，產(chǎn)生新的波長(zhǎng)、=、A 2/ 主要的不同在于當(dāng)690用于倍頻時(shí)，690與650之間的膜619(圖6a)或659 (圖6b)對(duì)第 一基頻光615高反，用于混頻時(shí)，619或659對(duì)第一基頻光615高透。同樣，采用不同鍍膜，695可從左方或右方經(jīng)高透膜652 (見圖6c)輸出，以滿足各種需要。 圖6c的結(jié)構(gòu)可進(jìn)一步變化以拓展到更短波長(zhǎng)。如圖6d所示，第三個(gè)非線性晶體670粘貼在雙折射晶體650另側(cè)，使695再次倍頻。倍頻后的675 (波長(zhǎng)、=、/4或A t/2由鍍膜決定)經(jīng)增透膜671輸出。 基于相同理念，圖6a的結(jié)構(gòu)亦可進(jìn)一步變化以拓展到更短波長(zhǎng)。如圖6e所示，第三個(gè)非線性晶體670粘貼在雙折射晶體650另側(cè)，使695再次倍頻。倍頻后的675經(jīng)增透膜671輸出。 不難理解，如果一或多個(gè)混頻的結(jié)果產(chǎn)生差頻而不是和頻，則以上所示結(jié)構(gòu)亦可產(chǎn)生紅外或其他波長(zhǎng)。 圖6f描述了另一種用于產(chǎn)生紫外光的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)。由于在雙折射晶體650中的walk-off效應(yīng)，增益介質(zhì)610產(chǎn)生的受激輻射在諧振腔中形成o-偏振激光615-o。在滿足第一類相位匹配的條件下，615-0在非線性晶體630中經(jīng)歷兩次倍頻。倍頻光635具e-偏振。由于在雙折射晶體650中的walk-off效應(yīng)，635進(jìn)入另一非線性晶體690，倍頻后經(jīng)高透膜691輸出連續(xù)波紫外光695。在此結(jié)構(gòu)中，膜層611對(duì)泵浦光613增透，對(duì)615_o高反，631對(duì)635及615-o均高反，659則對(duì)635高透而對(duì)695高反。 必須指出，以上所示各圖均為敘述方便而舉的例子，并不代表本專利之局限。事實(shí)上，根據(jù)本發(fā)明所述原理及基本結(jié)構(gòu)還可演變出更多結(jié)構(gòu)以適應(yīng)各種需要。
權(quán)利要求一種整體化腔內(nèi)混頻微片激光器，其特征是由至少一個(gè)激光增益介質(zhì)，至少一個(gè)非線性晶體，至少一個(gè)雙折射晶體，激光二極管泵浦組合，及光學(xué)元件構(gòu)成；其中雙折射晶體應(yīng)對(duì)所通過之波長(zhǎng)透明，并有較大的雙折射率；至少一個(gè)激光增益介質(zhì)與雙折射晶體的一個(gè)表面相貼；至少一個(gè)非線性晶體與雙折射晶體的一面相貼；所有晶體均切割成薄片采用光膠粘合，集成為一體；這些元件構(gòu)成兩獨(dú)立的諧振腔，非線性晶體外側(cè)鍍膜構(gòu)成兩諧振腔的共同腔鏡，激光增益介質(zhì)外側(cè)鍍膜構(gòu)成另一腔鏡；兩獨(dú)立光腔在激光增益介質(zhì)中相互平行，在雙折射晶體與非線性晶體的界面相交，在非線性晶體中重合；一個(gè)光腔在激光增益介質(zhì)與雙折射晶體中呈線性，另一個(gè)光腔在激光增益介質(zhì)與雙折射晶體界面彎折，彎折角等于雙折射晶體走離角；光腔總長(zhǎng)度為毫米級(jí)；兩光腔平行部分的垂直距離等于雙折射晶體長(zhǎng)度與走離角正切的乘積。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所描述的整體化腔內(nèi)混頻微片激光器，其特征是所述的激光二極管泵浦組合進(jìn)一步包含兩個(gè)獨(dú)立的激光二極管或一連體二元激光二極管及相應(yīng)的光學(xué)元件；其中，泵浦光通過自由空間或光纖與激光增益介質(zhì)耦合。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所描述的整體化腔內(nèi)混頻微片激光器，其特征是所述的激光二極管泵浦組合進(jìn)一步包含一個(gè)激光二極管，按偏振方向分束的器件及其他光學(xué)元件。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所描述的整體化腔內(nèi)混頻微片激光器，其特征是基頻光之一由激光二極管或光參量振蕩器產(chǎn)生；激光二極管由高頻調(diào)制激光驅(qū)動(dòng)電路控制。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所描述的整體化腔內(nèi)混頻微片激光器，其特征是所述的激光增益介質(zhì)是兩個(gè)受激輻射與偏振方向有關(guān)的激光增益介質(zhì)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所描述的整體化腔內(nèi)混頻微片激光器，其特征是所述的激光增益介質(zhì)是一各向同性的激光增益介質(zhì)或能同時(shí)產(chǎn)生兩種不同偏振躍遷的激光增益介質(zhì)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所描述的整體化腔內(nèi)混頻微片激光器，其特征是進(jìn)一步粘貼一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)選擇元件從而實(shí)現(xiàn)單模或具一定帶寬光譜或平頂光譜輸出。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1制作的一種高效的紫外微片激光器。其特征是由一激光增益介質(zhì)，一雙折射晶體，兩個(gè)非線性晶體，一激光二極管泵浦源，及相應(yīng)光學(xué)元件構(gòu)成。所有晶體均切割成薄片采用光膠粘合，集成為一體。
專利摘要本專利涉及一種整體化腔內(nèi)混頻微片激光器。由兩個(gè)諧振腔獨(dú)立產(chǎn)生的基頻光一為e光，一為o光，通過雙折射晶體在一個(gè)或多個(gè)非線性晶體中重合并混頻或再經(jīng)過一次或多次倍頻或混頻。產(chǎn)生基頻光的激光增益介質(zhì)，雙折射晶體，及非線性晶體，均用光膠粘合，集成為一體。本實(shí)用新型徹底消除了綠光問題，可以高效地實(shí)現(xiàn)各種激光波長(zhǎng)低噪聲輸出。根據(jù)本實(shí)用新型的基本原理可演變出多種結(jié)構(gòu)以適應(yīng)各種需要。本專利演示了一種僅包含一個(gè)激光增益介質(zhì)，一個(gè)雙折射晶體，兩個(gè)非線性晶體，一個(gè)激光二極管泵浦源，及相應(yīng)光學(xué)元件的高效紫外微片激光器。
文檔編號(hào)H01S3/10GK201444533SQ20082015683
公開日2010年4月28日 申請(qǐng)日期2008年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月10日
發(fā)明者劉理, 朱聲白, 羅寧一 申請(qǐng)人:維林光電(蘇州)有限公