一種基于極化晶體的緊湊型藍(lán)光激光芯片的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種基于極化晶體的緊湊型藍(lán)光激光芯片的設(shè)計(jì)和制備。激光晶體與極化晶體通過光膠或膠合的方法，粘成一體式激光芯片，并在該激光芯片前后端面的鍍上特定的光學(xué)薄膜以形成激光諧振腔。該激光芯片便于大批量生產(chǎn)，具有低成本的特點(diǎn)；可以使用通過整形耦合系統(tǒng)后的半導(dǎo)體激光器直接泵浦該激光芯片，進(jìn)而直接產(chǎn)生藍(lán)光激光。該藍(lán)光激光芯片可用于中、小功率輸出的激光裝置中，實(shí)現(xiàn)低成本，高易用性和高可靠性的藍(lán)光激光輸出。
【專利說明】一種基于極化晶體的緊湊型藍(lán)光激光芯片
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種基于極化晶體的緊湊型藍(lán)光激光芯片，屬于晶體材料在光電領(lǐng)域的應(yīng)用，可以應(yīng)用于LD端面泵浦產(chǎn)生藍(lán)光激光。
【背景技術(shù)】
[0002]藍(lán)光激光廣泛的應(yīng)用于激光指示，激光槍瞄，海底通訊，激光制冷。激光醫(yī)學(xué)以及激光顯示等領(lǐng)域中。目前主要通過以下幾種方式來獲得藍(lán)光激光:(1)藍(lán)光激光二極管直接發(fā)射藍(lán)光激光；(2)對0.9 μ m波段的激光二極管發(fā)射的激光進(jìn)行直接倍頻獲得藍(lán)光激光；(3)通過光纖上轉(zhuǎn)換獲得藍(lán)光激光；(4)采用全固態(tài)激光技術(shù)獲得藍(lán)光激光。其中，方法(I)的激光發(fā)散角大，對溫度敏感，波長不穩(wěn)定，一定程度上限制了其應(yīng)用；方法(2)的倍頻效率低；方法(3)中由于目前能夠獲得藍(lán)光輸出的稀土高子主要是Tm3+和Pr3+兩種。方法(4)在目前的應(yīng)用中，整機(jī)系統(tǒng)體積較大，并且光路系統(tǒng)復(fù)雜，限制了其大批量生產(chǎn)和低成本應(yīng)用。目前采用Nd = YVO4和KTP晶體光膠或膠合成的緊湊型綠光激光芯片已經(jīng)成功獲得商業(yè)應(yīng)用。但是緊湊型藍(lán)光激光芯片目前尚未商業(yè)化。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種可以使用激光二極管直接泵浦，產(chǎn)生高光束質(zhì)量的緊湊型藍(lán)光激光芯片。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型涉及一種基于極化晶體的緊湊型藍(lán)光激光芯片，無需調(diào)整激光諧振腔，使用激光二極管直接泵浦即可獲得藍(lán)光輸出。
[0004]基于極化晶體的緊湊型藍(lán)光激光芯片由激光晶體，根據(jù)倍頻藍(lán)光所需的周期而制備的極化晶體以及在激光芯片前后端面鍍制的特定的光學(xué)薄膜組成。另外，根據(jù)不同激光晶體的要求，在激光晶體和極化晶體之間還可以插入(或者不插入)用于改變基頻光偏振態(tài)1/4 λ波片。以上激光晶體、1/4λ波片和極化晶體通過光膠或膠合粘在一起。兩光學(xué)薄膜之間形成平平腔結(jié)構(gòu)的激光諧振腔。
[0005]所述的光學(xué)薄膜中，鍍在激光芯片前端面的光學(xué)薄膜AlOl對808nm附近波長(對應(yīng)于采用中心波長為808nm的LD為泵浦源)或880nm附近波長(對應(yīng)于采用中心波長為880nm的LD為泵浦源)或888nm附近波長(對應(yīng)于采用中心波長為888nm的LD為泵浦源)增透并且對0.9 μ m波段高反；鍍在激光芯片后端面的光學(xué)薄膜對0.9 μ m波段高反并且對倍頻藍(lán)光波長高透。
[0006]所述的激光晶體可以是Nd: YAG或Nd: YVO4或Nd: GdVO4。
[0007]所述的激光晶體為Nd = YAG時(shí)，由于Nd = YAG是各向同性介質(zhì)，產(chǎn)生的基頻光為圓偏振光。為了提高倍頻效率，基頻光需要轉(zhuǎn)換成線偏振光，需要在Nd: YAG和極化晶體之間插入一片1/4λ波片，采用光膠或膠合的方法使其固定在一起。
[0008]所述的1/4λ波片可以由方解石、石英或云母等雙折射晶片制成。波片按照其光軸與極化晶體的ζ軸(即平行極化方向)成45°夾角的要求進(jìn)行切割。
[0009]所述的極化晶體可以是PPLN或PPMgOLN或PPMgLN或PPSLN或PPLT或PPSLT，其倍頻藍(lán)光所需的周期由基頻光波長來決定，長度根據(jù)設(shè)計(jì)溫寬的要求進(jìn)行切割。
[0010]本實(shí)用新型的使用方法:將藍(lán)光激光芯片固定在金屬熱沉(推薦使用黃銅或紫銅制作熱沉)中，并保證激光芯片與熱沉良好的接觸散熱。激光芯片前端面的光學(xué)薄膜為808nm附近波長增透的，則使用經(jīng)過整形聚焦后的中心波長為808nm的LD直接泵浦發(fā)射藍(lán)色激光；激光芯片前端面的光學(xué)薄膜為880nm附近波長增透的，則使用經(jīng)過整形聚焦后的中心波長為880nm的LD直接泵浦發(fā)射藍(lán)色激光；激光芯片前端面的光學(xué)薄膜為888nm附近波長增透的，則使用經(jīng)過整形聚焦后的中心波長為888nm的LD直接泵浦發(fā)射藍(lán)色激光。
[0011]本實(shí)用新型中涉及的基于極化晶體的緊湊型藍(lán)光激光芯片具有設(shè)計(jì)簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，低成本，便于大批量生產(chǎn)的特點(diǎn)；并且使用時(shí)無需調(diào)整激光諧振腔，使用相應(yīng)的激光二極管泵浦即可直接產(chǎn)生藍(lán)色激光，易用性高。其中對于前端面的光學(xué)薄膜為808nm附近波長增透的激光芯片可以采用常見的中心波長為808nm的LD泵浦，具有很高的吸收系數(shù)和較寬的吸收帶寬等優(yōu)點(diǎn)；對于前端面的光學(xué)薄膜為880nm或888nm附近波長增透的激光芯片可以采用中心波長為880nm或888nm的LD泵浦，具有量子損耗小，熱效應(yīng)影響低，光光轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]附圖1為本實(shí)用新型未插入波片的緊湊型藍(lán)光激光芯片的結(jié)構(gòu)框圖；
[0013]附圖2為本實(shí)用新型插入波片的緊湊型藍(lán)光激光芯片的結(jié)構(gòu)框圖；
[0014]其中:101為光學(xué)薄膜A，102為激光晶體，103為極化晶體，104為光學(xué)薄膜B，105為1/4 λ波片。
【具體實(shí)施方式】
[0015]實(shí)施例1
[0016]按照附圖1，制作基于極化晶體的緊湊型藍(lán)光激光芯片。采用摻釹濃度為1.5%，尺寸為1.5mm (長)X2.2mm (寬)X0.5mm (厚)的Nd = YVO4做為激光晶體102 ;極化晶體103的準(zhǔn)相位匹配周期是在室溫下對應(yīng)基頻光波長為914nm，根據(jù)不同材料的色散系數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，尺寸為1.0mm (長)X2.2mm (寬)X0.5mm (厚),與激光晶體102通過光膠的方式固定在一起。該激光芯片的前端面鍍制的光學(xué)薄膜101對808nm附近波長增透，同時(shí)對914nm波長高反；鍍制在激光芯片后端面的光學(xué)薄膜104對914nm波段高反同時(shí)對457nm波段的藍(lán)色激光高透。由光學(xué)薄膜101和光學(xué)薄膜104形成平平腔結(jié)構(gòu)的激光諧振腔。
[0017]使用時(shí)，將藍(lán)光激光芯片固定在熱沉中，使其具有良好的接觸散熱，中心波長為808nm的LD經(jīng)過整形聚焦后直接泵浦激光芯片即可獲得波長為457nm的藍(lán)光激光輸出。
[0018]實(shí)施例2
[0019]按照附圖1，制作基于極化晶體的緊湊型藍(lán)光激光芯片。采用摻釹濃度為1%，尺寸為1.5mm (長)Χ2.2mm (寬)X0.5mm (厚)的NchGdVO4做為激光晶體102 ;極化晶體103的準(zhǔn)相位匹配周期是在室溫下對應(yīng)基頻光波長為912nm，根據(jù)不同材料的色散系數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，尺寸為1.0mm (長)X 2.2mm (寬)X 0.5mm (厚)，與激光晶體102通過光膠的方式固定在一起。該激光芯片的前端面鍍制的光學(xué)薄膜101對808nm附近波長增透，同時(shí)對912nm波長高反；鍍制在激光芯片后端面的光學(xué)薄膜104對912nm波段高反同時(shí)對456nm波段的藍(lán)色激光高透。由光學(xué)薄膜101和光學(xué)薄膜104形成平平腔結(jié)構(gòu)的激光諧振腔。
[0020]使用時(shí)，將藍(lán)光激光芯片固定在熱沉中，使其具有良好的接觸散熱，中心波長為808nm的LD經(jīng)過整形聚焦后直接泵浦激光芯片即可獲得波長為456nm的藍(lán)光激光輸出。
[0021]實(shí)施例3
[0022]按照附圖1，制作基于極化晶體的緊湊型藍(lán)光激光芯片。采用摻釹濃度為2.0%，尺寸為1.5mm (長)Χ2.2mm (寬)Χ0.5mm (厚)的Nd:YAG做為激光晶體102 ;極化晶體103的準(zhǔn)相位匹配周期是在室溫下對應(yīng)基頻光波長為946nm，根據(jù)不同材料的色散系數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，尺寸為1.0mm (長)X 2.2mm (寬)X 0.5mm (厚)，與激光晶體102通過光膠的方式固定在一起。該激光芯片的前端面鍍制的光學(xué)薄膜101對808nm附近波長增透，同時(shí)對946nm波長高反；鍍制在激光芯片后端面的光學(xué)薄膜104對946nm波段高反同時(shí)對473nm波段的藍(lán)色激光高透。由光學(xué)薄膜101和光學(xué)薄膜104形成平平腔結(jié)構(gòu)的激光諧振腔。
[0023]使用時(shí)，將藍(lán)光激光芯片固定在熱沉中，使其具有良好的接觸散熱，中心波長為808nm的LD經(jīng)過整形聚焦后直接泵浦激光芯片即可獲得波長為473nm的藍(lán)光激光輸出。
[0024]實(shí)施例4
[0025]按照附圖2，制作基于極化晶體的緊湊型藍(lán)光激光芯片。采用摻釹濃度為2.0%，尺寸為1.5mm (長)Χ2.2mm (寬)Χ0.5mm (厚)的Nd:YAG做為激光晶體102 ;極化晶體103的準(zhǔn)相位匹配周期是在室溫下對應(yīng)基頻光波長為946nm，根據(jù)不同材料的色散系數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，尺寸為1.0mm (長)X 2.2mm (寬)X0.5mm (厚)；采用石英制作的1/4 λ波片105按照光軸與極化晶體ζ軸成45°的要求進(jìn)行切割；以上三種晶體通過光膠的方式固定在一起。該激光芯片的前端面鍍制的光學(xué)薄膜101對808nm附近波長增透，同時(shí)對946nm波長高反；鍍制在激光芯片后端面的光學(xué)薄膜104對946nm波段高反同時(shí)對473nm波段的藍(lán)色激光高透。由光學(xué)薄膜101和光學(xué)薄膜104形成平平腔結(jié)構(gòu)的激光諧振腔。
[0026]使用時(shí)，將藍(lán)光激光芯片固定在熱沉中，使其具有良好的接觸散熱，中心波長為808nm的LD經(jīng)過整形聚焦后直接泵浦激光芯片即可獲得波長為473nm的藍(lán)光激光輸出。
[0027]實(shí)施例5
[0028]按照附圖1、附圖2，制作基于極化晶體的緊湊型藍(lán)光激光芯片。與實(shí)施例1，2，3，4不同的是激光晶體102與極化晶體103，以及1/4 λ波片105的固定方式可以是膠合。
【權(quán)利要求】
1.一種基于極化晶體的緊湊型藍(lán)光激光芯片，包括:激光晶體，極化晶體，以及整個(gè)激光芯片前后端面上鍍制的特定光學(xué)薄膜；其特征在于:激光晶體和極化晶體通過光膠或膠合的方式粘在一起，鍍制在整個(gè)激光芯片前后端面的光學(xué)薄膜組成平平腔結(jié)構(gòu)的光學(xué)諧振腔。
2.按權(quán)利要求1所述的基于極化晶體的緊湊型藍(lán)光激光芯片，其特征在于:所述的激光晶體為 Nd: YAG 或 Nd: YVO4 或 Nd: GdVO4。
3.按權(quán)利要求1所述的基于極化晶體的緊湊型藍(lán)光激光芯片，其特征在于:所述的極化晶體為 PPLN 或 PPMgOLN 或 PPMgLN 或 PPSLN 或 PPLT 或 PPSLT。
4.按權(quán)利要求1所述的基于極化晶體的緊湊型藍(lán)光激光芯片，其特征在于:所述的激光晶體和極化晶體之間可以用光膠合或膠合的方式插入一塊1/4λ波片，通過調(diào)整激光晶體的切割角度可以使激光通過波片后獲得偏振方向?yàn)楸额l所需要的線偏振光。
5.按權(quán)利要求1所述的基于極化晶體的緊湊型藍(lán)光激光芯片，其特征在于:所述的該激光芯片前端面所鍍制的光學(xué)薄膜對泵浦光808nm或者880nm增透，同時(shí)對0.9μπι波段高反，激光芯片后端面所鍍制的光學(xué)薄膜對0.9 μ m波段高反，并對倍頻藍(lán)光波長高透。
【文檔編號】H01S3/05GK203787758SQ201420085819
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月27日
【發(fā)明者】梁萬國, 周煌, 陳懷熹, 宋國才, 鄒小林, 繆龍, 馮新凱 申請人:中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所