專利名稱：一種藍色激光器的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及激光器領域，特別是涉及一種用具有激光和非線性光學效應的非線性激光晶體產(chǎn)生藍色激光的激光器件。
信息科學技術(shù)和產(chǎn)業(yè)是世紀之交和下個世紀初的一個關(guān)鍵技術(shù)和產(chǎn)業(yè)，其投入和產(chǎn)出都相當可觀，是我國今后十到二十年里要大力發(fā)展的一個重點領域。為此，科學技術(shù)的一個緊迫的任務是為信息的錄入、存儲和顯示研制更多高效、方便和價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)一個特別重要的位置。由于光存儲的信息密度與光波長的平方成反比，所以藍色激光光源有很大的優(yōu)越性。特別是LD泵浦的藍光激光晶體和激光器的研制和生產(chǎn)已成為高新技術(shù)及其應用領域最受青睞的項目之一。當然，藍色激光在激光彩色印刷和光譜等領域也是十分有用的。藍色激光器雖然已有半導體激光直接輸出藍光、半導體激光通過非線性光學晶體的倍頻或混頻產(chǎn)生藍色激光、Nd3+:YAG的946nm激光倍頻產(chǎn)生藍色激光和上轉(zhuǎn)換激光產(chǎn)生藍光等研究路線，世界各國已投入大量人力物力進行了多年的研究，但是目前尚未得到真正可以實用的結(jié)果。值得指出的是，半導體激光的倍頻或混頻用的鈮酸鉀晶體不但生長過程容易開裂、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)生藍色激光的新途徑，從而帶來藍色激光器件的緊湊、易調(diào)整和可實用等優(yōu)點。
實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案是利用具有非線性光學效應的激光晶體(我們稱為非線性激光晶體)的和頻式自混頻(SSFM)產(chǎn)生藍色激光具體地說是利用0.8um或0.75μm半導體激光激發(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0.8μm波段或0.75μm波段半導體激光為高透過率，而對1.06μm基波激光混頻輸出0.46μm波段或0.44μm波段的藍色激光為高反射率。0.46μm波段或0.44μm波段藍色激光從右端的輸出鏡輸出，此輸出鏡對1.06μm基波激光為高反射率，而對0.46μm波段或0.44μm波段的藍色激光為高透過率。
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，λ2是泵浦用的半導體激光器輸出的激光波長，而λ3為混頻所產(chǎn)生的激光的波長，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體激光器作為唯一激發(fā)源，從而帶來緊湊、易調(diào)整、可以實用化等優(yōu)點。可見它是產(chǎn)生藍色激光的新途徑之一。
附圖是一種藍色激光器件的示意圖，其中1是半導體激光器；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。
實施例現(xiàn)結(jié)合附圖來說明本發(fā)明方案當非線性激光晶體為硼酸鋁釔釹(簡稱NYAB)時的典型實施例。圖中1是0.8μm波段的半導體激光器；2是用來聚焦泵浦用半導體激光的聚光系統(tǒng)；3是對0.8μm波段的半導體激光為高透過率，而對1.06μm基波激光和混頻輸出0.46μm波段的藍色激光為高反射率的介質(zhì)膜；此介質(zhì)膜一般直接鍍在晶體的表面上；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；垂直度小于20秒，平行度小于10秒，晶體的通光方向為0.8μm波段激光與1.06μm波段激光的和頻相位匹配方向，對NYAB晶體為θm=34°(準確數(shù)據(jù)應該根據(jù)準確的波長代入上述計算式計算)；5是對1.06μm基波激光為高反射率，而對0.46μm波段的藍色激光為高透過率的輸出鏡。
從半導體激光器1輸出的0.8μm波段的半導體激光，通過聚光系統(tǒng)2聚集成為微米級直徑的細束通過介質(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之間多次來回反射，多次通過NYAB晶體，迅速增加其光強，形成一個功率或能量足夠大的激光束。由于NYAB晶體的非線性光學效應，1.06μm的基波激光與從半導體激光器1射入而未被晶體吸收的0.8μm波段的半導體激光進行和頻式的混頻，由此產(chǎn)生的0.46μm波段的藍色激光通過輸出鏡5輸出。輸出的激光光束的波長可以用棱鏡單色儀或音光柵單色儀測量。
權(quán)利要求
1.一種藍色激光器，由半導體激光器(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，其特征在于該藍色激光是通過非線性激光晶體的自和頻效應產(chǎn)生0.46μm波段的藍色激光。
2.一種藍色激光器，由半導體激光器(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，其特征在于該藍色激光是通過非線性激光晶體的自和頻效應產(chǎn)生0.44μm波段的藍色激光。
3.如權(quán)利要求1或2所述的藍色激光器，其特征在于，所說的非線性激光晶體是指具有非線性光學效應又包含產(chǎn)生激光的發(fā)光中心的晶體。
4.如權(quán)利要求1所述的藍色激光器，其特征在于所說的0.46μm波段的藍色激光是0.8μm波段的半導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產(chǎn)生的。
5.如權(quán)利要求2所述的藍色激光器，其特征在于所說的0.44μm波段的藍色激光是0.75μm波段的半導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產(chǎn)生的。
6.如權(quán)利要求1或4所述的藍色激光器，其特征在于所說的0.46μm波段的藍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所述的藍色激光器，其特征在于所說的0.44μm波段的藍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體激光是脈沖式的還是連續(xù)的。
全文摘要
一種藍色激光器，是利用半導體激光器泵浦具有非線性光學效應又包含產(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波段的半導體激光，通過晶體的非線性光學和頻效應分別產(chǎn)生0.44μm波段或0.46μm波段的藍色激光。晶體的通光方向為和頻的相位匹配方向。這種激光器具有緊湊、易調(diào)整、可實用化等優(yōu)點。
文檔編號H01S3/109GK1237817SQ98109139
公開日1999年12月8日 申請日期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 申請人:中國科學院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所