綠光雷射器的製作方法

2023-06-02 00:05:26 2

專利名稱：綠光雷射器的製作方法
技術領域：
本發明涉及光學領域，特別涉及一種綠光雷射器。
背景技術：
LD泵浦的固體雷射器由於具有較高的能量轉換效率以及體積小、結構緊湊、穩定、 壽命長和全固化等優點而具有廣闊的應用前景。在具體應用中，對雷射器所發出雷射的顏色有多種需求，發出綠色雷射的綠光雷射器就是一種常見的雷射器。目前，LD泵浦的固體綠光雷射器主要包括LD泵浦光源、雷射晶體和倍頻晶體。其中，雷射晶體接收到LD泵浦光源發射的泵浦光後，將泵浦光轉換為基頻光，該基頻光通過所述倍頻晶體後變為倍頻光，波長在500nm-570nm範圍內的倍頻光屬於綠光。在LD端面泵浦固體雷射器中，通常通過鍍膜的方法使得雷射晶體的一個端面作為雷射器中諧振腔的前腔鏡。圖1為現有技術中在雷射晶體的兩端面鍍雷射膜的一種方式，即在雷射晶體的入光面鍍泵浦光高透、基頻光和倍頻光高反的膜，在雷射晶體的出光面鍍基頻光高透膜和倍頻光高反膜。在通過上述方式完成鍍膜操作以後，可將所得到的雷射晶體的入光面作為諧振腔的前腔鏡。但是上述現有鍍膜方法有如下缺點1)雷射晶體中未吸收的泵浦光會從雷射晶體的出光面出射，降低了雷射晶體對泵浦光的吸收效率，雖然可以通過提高雷射晶體摻雜濃度或加長雷射晶體通光方向長度的方法來提高雷射晶體對泵浦光的吸收效率，但提高雷射晶體摻雜濃度的方法會使得在雷射晶體端面上就幾乎全部吸收泵浦光，造成熱積聚於雷射晶體的端面，由此帶來熱透鏡及端面形變問題，也就是所說的熱分布不均勻、熱效應明顯等問題；而加長雷射晶體通光方向長度的方法會使再吸收現象加重，此外，考慮到泵浦光聚焦系統、最佳模式匹配等因素，雷射晶體的長度也不可能增加很多；2)通過倍頻晶體產生的倍頻光一部分從倍頻晶體的出光面出射，還有一部分倍頻光通過鍍有倍頻光高透膜的雷射晶體出光面入射到雷射晶體中，雷射晶體吸收到倍頻光後，增加了雷射晶體的熱效應，降低了雷射晶體的穩定性。

發明內容
本發明的目的是克服現有綠光雷射器中的鍍膜方法使得雷射晶體對泵浦光的吸收效率較低的缺陷，從而提供一種具有較高吸收效率的綠光雷射器。為了實現上述目的，本發明提供了一種綠光雷射器，包括用於發射泵浦光的LD泵浦光源、用於將泵浦光轉換為基頻光的雷射晶體以及用於將基頻光轉換為綠色倍頻光的倍頻晶體，所述雷射晶體的出光面上則鍍有泵浦光部分反射膜；其中，所述泵浦光部分反射膜將所述雷射晶體尚未轉換的泵浦光反射回所述雷射晶體內。上述技術方案中，所述雷射晶體的入光面上鍍有泵浦光高透膜、基頻光高反膜和倍頻光高反膜，所述雷射晶體的出光面上還鍍有基頻光高透膜以及倍頻光高透膜。上述技術方案中，所述雷射晶體的入光面上鍍有泵浦光高透膜以及基頻光高反膜，所述雷射晶體的出光面上還鍍有基頻光高透膜以及倍頻光高反膜。上述技術方案中，還包括聚焦透鏡，所述聚焦透鏡位於所述LD泵浦光源與雷射晶體之間，用於將所述LD泵浦光源發射的泵浦光聚焦後發射到所述雷射晶體上。上述技術方案中，所述泵浦光部分反射膜的反射率要使得所反射的泵浦光經由所述雷射晶體的出光面透射出後的光功率小於所述LD泵浦光源的損傷閾值。上述技術方案中，所述LD泵浦光源所發出的泵浦光的波長為808nm，所述泵浦光部分反射膜為適合反射波長為808nm的光的部分反射膜。本發明還提供了一種綠光雷射器，包括用於發射泵浦光的LD泵浦光源、用於將泵浦光轉換為基頻光的雷射晶體以及用於將基頻光轉換為綠色倍頻光的倍頻晶體，所述雷射晶體的出光面上鍍有倍頻光高反膜；其中，所述倍頻光高反膜將所述倍頻晶體所生成的且入射到所述雷射晶體上的倍頻光反射回所述倍頻晶體。上述技術方案中，所述雷射晶體的入光面上鍍有泵浦光高透膜和基頻光高反膜， 所述雷射晶體的出光面上還鍍有基頻光高透膜。上述技術方案中，所述雷射晶體的入光面上鍍有泵浦光高透膜和基頻光高反膜， 所述雷射晶體的出光面上還鍍有基頻光高透膜和泵浦光部分反射膜；所述泵浦光部分反射膜將所述雷射晶體尚未轉換的泵浦光反射回所述雷射晶體內。上述技術方案中，還包括聚焦透鏡，所述聚焦透鏡位於所述LD泵浦光源與雷射晶體之間，用於將所述LD泵浦光源發射的泵浦光聚焦後發射到所述雷射晶體上。上述技術方案中，所述泵浦光部分反射膜的反射率要使得所反射的泵浦光經由所述雷射晶體的出光面透射出後的光功率小於所述LD泵浦光源的損傷閾值。上述技術方案中，所述LD泵浦光源所發出的泵浦光的波長為808nm，所述泵浦光部分反射膜為適合反射波長為808nm的光的部分反射膜。上述技術方案中，所述LD泵浦光源所發出的泵浦光的波長為808nm，所述雷射晶體將所述波長為808nm的泵浦光轉換成波長為1064nm的基頻光，所述倍頻晶體將所述波長為1064nm的基頻光轉換為波長為532nm的倍頻光；所述倍頻光高反膜為適合反射波長為 532nm的光的高反膜。本發明的優點在於1、本發明通過在雷射器中的雷射晶體的出光面鍍泵浦光部分反射膜，可以在保持所述雷射晶體對泵浦光吸收效率不變的前提下，降低雷射晶體的摻雜濃度，避免了雷射晶體因為較高的摻雜濃度而造成的熱分布不均勻、熱效應明顯的問題。2、本發明通過在雷射器中的雷射晶體的出光面鍍倍頻光高反膜，使得倍頻光不會進入到所述雷射晶體內，從而提高了雷射晶體的穩定性。


圖1為現有技術中雷射晶體的兩個端面所鍍的膜的示意圖；圖2為本發明的綠光雷射器在一個實施例中的結構示意圖3為在一個實施例中綠光雷射器中的雷射晶體的兩個端面所鍍的膜的示意圖；圖4為在另一個實施例中綠光雷射器中的雷射晶體的兩個端面所鍍的膜的示意圖；圖5為在又一個實施例中綠光雷射器中的雷射晶體的兩個端面所鍍的膜的示意圖；圖6為本發明的綠光雷射器在另一個實施例中的結構示意圖。
具體實施例方式以下結合具體實施例及附圖對本發明進一步說明，但不作對其的限定。在圖2中給出了本發明的綠光雷射器在一個實施例中的結構示意圖。如圖2所示， 該綠光雷射器包括LD泵浦光源101、雷射晶體102和倍頻晶體103。下面對該綠光雷射器中的上述部件的結構、功能與實現分別加以說明。其中，LD泵浦光源101用於發射泵浦光；所述泵浦光的波長可以有多種可能，例如，波長為808nm的泵浦光，或波長為880nm的泵浦光。在本實施例中，所述LD泵浦光源 101發射的泵浦光的波長為808nm。雷射晶體102用於將LD泵浦光源101發射的泵浦光轉換為基頻光。圖3為本實施例中所述雷射晶體的兩個端面所鍍的膜的示意圖，如圖3所示，在雷射晶體102的入光面上鍍有泵浦光高透膜，基頻光高反膜和倍頻光高反膜，而在雷射晶體102的出光面上則鍍有泵浦光部分反射膜，基頻光高透膜以及倍頻光高透膜。正如背景技術中所提到的，現有技術通過提高雷射晶體摻雜濃度來提高所述雷射晶體對泵浦光的吸收率，但較高摻雜濃度會使得雷射晶體的端面吸收幾乎全部的泵浦光， 造成熱積聚於雷射晶體的端面，帶來熱分布不均勻、熱效應明顯的問題；而熱分布不均勻也容易使得聚集熱量的端面產生形變。因此，與圖1所示的現有技術相比，在本實施例中，在所述雷射晶體102的出光面上還鍍有泵浦光部分反射膜，這使得未被雷射晶體吸收的泵浦光到達鍍有所述泵浦光部分反射膜的出光面上時會被反射回所述雷射晶體102內部，雷射晶體102可以再次吸收泵浦光，提高對泵浦光的吸收率，不必再為提高泵浦光的吸收率而刻意提高摻雜濃度，因此雷射晶體102可以在較低的摻雜濃度下達到與現有技術中較高摻雜濃度的雷射晶體同等的泵浦光吸收率。由於雷射晶體102的摻雜濃度較低，因此也就不再會有因為較高摻雜濃度而造成的熱分布不均勻、熱效應明顯的問題。另外，按照綠光雷射器的光路，雷射晶體未吸收的泵浦光會被入射到倍頻晶體103中，引起倍頻晶體103的熱效應，因此，通過在雷射晶體102的出光面上塗覆泵浦光部分反射膜也有利於提高所述倍頻晶體103的穩定性。所述泵浦光部分反射膜的選材與所述泵浦光的具體波長有關。在本實施例中，所述LD泵浦光源101所發出的泵浦光的波長為808nm，所述雷射晶體102將所述波長為808nm 的泵浦光轉換成波長為1064nm的基頻光，所述倍頻晶體103將所述波長為1064nm的基頻光轉換為波長為532nm的倍頻光。因此雷射晶體102的出光面上的泵浦光部分反射膜為適合反射波長為808nm的光的部分反射膜。此外，在本實施例中，所述雷射晶體102的入光面上的泵浦光高透膜為適合透過波長為808nm的光的高透膜，所述基頻光高反膜為適合反射波長為1064nm的光的高反膜，所述基頻光高透膜為適合透過波長為1064nm的光的高透膜。
需要說明的是，從雷射晶體的泵浦光部分反射膜出反射回雷射晶體內部的泵浦光不可能全部被雷射晶體再吸收，還會有一部分從雷射晶體的入光面透射到LD泵浦光源 101，而LD泵浦光源101有損傷閾值，當LD泵浦光源101發出的光再次被反射到自身時，若反射光的光功率大於該損傷閾值，就會對LD泵浦光源101造成破壞，因此，在確定泵浦光部分反射膜的反射率時，可以根據如下原則來確定既要能夠保證所述泵浦光反射膜可以提高雷射晶體對泵浦光的吸收率，又確保反射回的泵浦光從雷射晶體102的入光面透射出後的光功率小於LD泵浦光源101的損傷閾值。倍頻晶體103，用於對雷射晶體102轉換的基頻光進行倍頻，產生倍頻光，從而生成波長為500nm-570nm範圍內的倍頻光，即綠光。在本發明的另一個實施例中，如圖4所示，綠光雷射器的雷射晶體102的入光面上鍍有泵浦光高透膜和基頻光高反膜，雷射晶體102的出光面上鍍有基頻光高透膜和倍頻光高反膜，綠光雷射器的其餘結構與前一實施例相同。現有技術中，在雷射晶體的入光面上鍍有倍頻光高反膜，而在出光面上鍍有倍頻光高透膜，這樣，通過倍頻晶體得到的倍頻光中的一部分倍頻光會入射到雷射晶體中，雷射晶體吸收了這些倍頻光後，會增加雷射晶體的熱效應，從而降低雷射晶體的穩定性。而本實施例中將倍頻光高反膜鍍在了雷射晶體102的出光面並省去了原有的倍頻光高透膜，這樣可使得經過倍頻晶體103倍頻後得到的倍頻光中的一部分倍頻光入射到雷射晶體102的出光面時，被鍍有倍頻光高反膜的出光面反射回倍頻晶體103裡，而使得倍頻光不會進入到所述雷射晶體102內，也就不會給雷射晶體102帶來影響，從而提高了雷射晶體102的穩定性。所述倍頻光高反膜的選材與所述倍頻光的具體波長有關。在本實施例中，所述LD 泵浦光源101所發出的泵浦光的波長為808nm，所述雷射晶體102將所述波長為808nm的泵浦光轉換成波長為1064nm的基頻光，所述倍頻晶體103將所述波長為1064nm的基頻光轉換為波長為532nm的倍頻光。因此，倍頻光高反膜為適合反射波長為532nm的光的高反膜。作為一種優選實現方式，在本發明的又一個實施例中，如圖5所示，所述雷射晶體 102的出光面上同時鍍有泵浦光部分反射膜、基頻光高透膜和倍頻光高反膜，在其入光面上同時鍍有泵浦光高透膜和基頻光高反膜。這使得該實施例中的綠光雷射器既不需要通過提高雷射晶體摻雜濃度來提高所述雷射晶體對泵浦光的吸收率，又能夠避免反射回的泵浦光從所述雷射晶體的入光面透射而出後會對LD泵浦光源101造成破壞，而且也避免了經過倍頻晶體得到的倍頻光中的一部分倍頻光入射到雷射晶體中，提高了雷射晶體的穩定性。為了提高入射到雷射晶體中泵浦光的功率密度，在另一個實施例中，如圖6所示， 在前述多個實施例的基礎上，本發明的綠光雷射器還可以包括聚焦透鏡104，該聚焦透鏡 104位於LD泵浦光源101與雷射晶體102之間，用於將LD泵浦光源101發射的泵浦光聚焦後發射到雷射晶體102上。最後所應說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制。儘管參照實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，都不脫離本發明技術方案的精神和範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。
權利要求
1.一種綠光雷射器，包括用於發射泵浦光的LD泵浦光源(101)、用於將泵浦光轉換為基頻光的雷射晶體(102)以及用於將基頻光轉換為綠色倍頻光的倍頻晶體(103)，其特徵在於，所述雷射晶體(102)的出光面上則鍍有泵浦光部分反射膜；其中，所述泵浦光部分反射膜將所述雷射晶體(102)尚未轉換的泵浦光反射回所述雷射晶體(102)內。
2.根據權利要求1所述的綠光雷射器，其特徵在於，所述雷射晶體(10 的入光面上鍍有泵浦光高透膜、基頻光高反膜和倍頻光高反膜，所述雷射晶體(102)的出光面上還鍍有基頻光高透膜以及倍頻光高透膜。
3.根據權利要求1所述的綠光雷射器，其特徵在於，所述雷射晶體(10 的入光面上鍍有泵浦光高透膜以及基頻光高反膜，所述雷射晶體(10 的出光面上還鍍有基頻光高透膜以及倍頻光高反膜。
4.根據權利要求1所述的綠光雷射器，其特徵在於，還包括聚焦透鏡(104)，所述聚焦透鏡位於所述LD泵浦光源(101)與雷射晶體(10 之間，用於將所述LD泵浦光源(101) 發射的泵浦光聚焦後發射到所述雷射晶體(10 上。
5.根據權利要求1或2所述的綠光雷射器，其特徵在於，所述泵浦光部分反射膜的反射率要使得所反射的泵浦光經由所述雷射晶體(102)的出光面透射出後的光功率小於所述 LD泵浦光源(101)的損傷閾值。
6.根據權利要求1或2或3所述的綠光雷射器，其特徵在於，所述LD泵浦光源(101) 所發出的泵浦光的波長為808nm，所述泵浦光部分反射膜為適合反射波長為808nm的光的部分反射膜。
7.—種綠光雷射器，包括用於發射泵浦光的LD泵浦光源(101)、用於將泵浦光轉換為基頻光的雷射晶體(102)以及用於將基頻光轉換為綠色倍頻光的倍頻晶體(103)，其特徵在於，所述雷射晶體(102)的出光面上鍍有倍頻光高反膜；其中，所述倍頻光高反膜將所述倍頻晶體(10 所生成的且入射到所述雷射晶體(10 上的倍頻光反射回所述倍頻晶體(103)。
8.根據權利要求7所述的綠光雷射器，其特徵在於，所述雷射晶體(10 的入光面上鍍有泵浦光高透膜和基頻光高反膜，所述雷射晶體(102)的出光面上還鍍有基頻光高透膜。
9.根據權利要求7所述的綠光雷射器，其特徵在於，所述雷射晶體(10 的入光面上鍍有泵浦光高透膜和基頻光高反膜，所述雷射晶體(102)的出光面上還鍍有基頻光高透膜和泵浦光部分反射膜；所述泵浦光部分反射膜將所述雷射晶體(102)尚未轉換的泵浦光反射回所述雷射晶體(10 內。
10.根據權利要求7或8或9所述的綠光雷射器，其特徵在於，還包括聚焦透鏡(104)， 所述聚焦透鏡位於所述LD泵浦光源(101)與雷射晶體(10 之間，用於將所述LD泵浦光源(101)發射的泵浦光聚焦後發射到所述雷射晶體(10 上。
11.根據權利要求9所述的綠光雷射器，其特徵在於，所述泵浦光部分反射膜的反射率要使得所反射的泵浦光經由所述雷射晶體(102)的出光面透射出後的光功率小於所述LD 泵浦光源(101)的損傷閾值。
12.根據權利要求9所述的綠光雷射器，其特徵在於，所述LD泵浦光源(101)所發出的泵浦光的波長為808nm，所述泵浦光部分反射膜為適合反射波長為808nm的光的部分反射
13.根據權利要求7或8或9所述的綠光雷射器，其特徵在於，所述LD泵浦光源(101) 所發出的泵浦光的波長為808nm，所述雷射晶體(10 將所述波長為808nm的泵浦光轉換成波長為1064nm的基頻光，所述倍頻晶體(10 將所述波長為1064nm的基頻光轉換為波長為532nm的倍頻光；所述倍頻光高反膜為適合反射波長為532nm的光的高反膜。
全文摘要
本發明提供一種綠光雷射器，包括用於發射泵浦光的LD泵浦光源、用於將泵浦光轉換為基頻光的雷射晶體以及用於將基頻光轉換為綠色倍頻光的倍頻晶體，所述雷射晶體的出光面上則鍍有泵浦光部分反射膜；其中，泵浦光部分反射膜將所述雷射晶體尚未轉換的泵浦光反射回所述雷射晶體內。本發明通過在雷射器中的雷射晶體的出光面鍍泵浦光部分反射膜，可以在保持所述雷射晶體對泵浦光吸收效率不變的前提下，降低雷射晶體的摻雜濃度，避免了雷射晶體因為較高的摻雜濃度而造成的熱分布不均勻、熱效應明顯的問題。
文檔編號H01S3/06GK102544995SQ20101061320
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月30日 優先權日2010年12月30日
發明者劉誼元, 張瑛, 畢勇 申請人:北京中視中科光電技術有限公司