雷射二極體泵浦高功率腔內倍頻固體雷射器的製作方法

2023-10-04 16:32:44 3

專利名稱：雷射二極體泵浦高功率腔內倍頻固體雷射器的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於雷射技術領域，具體涉及到雷射倍頻固體雷射器。
現有的倍頻固體雷射器倍頻器的輸出光還需要另外一個透鏡進行準直，此外雷射晶體和倍頻晶體的熱透鏡對雷射輸出影響較大，而且散熱器的體積較大，它存在於結構複雜、體積大、散熱效率大、光-光轉換率低等缺點。
本實用新型的目的在於克服上述倍頻固體雷射器的缺點，提供一種體積小、效率高、結構緊湊、工作安全可靠的雷射二極體泵浦高功率腔內倍頻固體雷射器。
為達到上述目的，本實用新型採用的解決方案是它包括用於安裝零部件的殼體。它包括設置在殼體內安裝板上的左半導體雷射器和右半導體雷射器用作泵浦光源。它包括設置在安裝板上左半導體雷射器與右半導體雷射器之間同一條光軸可產生紅外雷射且在其光軸方向的外側塗或鍍有導熱層、外側設有散熱器的雷射晶體。它包括設置在安裝板上雷射晶體左側且安裝在二維調整架上同一條光軸可反射或通過光的左雙色反射鏡和右側安裝在二維調整架上同一條光軸可反射或通過光的右雙色反射鏡，其中左雙色反射鏡與水平面的正向夾角θ為30°≤θ≤45°。它包括設置在安裝板上左半導體雷射器與左雙色反射鏡之間同一條光軸對泵浦光進行耦合且通過光導纖維與左半導體雷射器連接的左耦合器。它包括設置在安裝板上右半導體雷射器與右雙色反射鏡之間同一條光軸對泵浦光進行耦合且通過光導纖維與右半導體雷射器連接的右耦合器。它包括設置在殼體內安裝板上將紅外雷射變為綠色雷射且在光軸方向的外側面塗或鍍有導熱層、外側設有散熱器的倍頻雷射晶體。它還包括設置在安裝板上倍頻雷射晶體左側的雙色反射端鏡和右側的雙色輸出準直鏡，其中雙色輸出準直鏡為凹凸透鏡，其凹面的曲率半徑為150～300mm、凸面的曲率半徑為32.10～63.68mm。
本實用新型的左雙色反射鏡、右雙色反射鏡為平面鏡、雙色反射端鏡為凹面鏡，在左雙色反射鏡和右雙色反射鏡面向雷射晶體的一面塗或鍍有雙色膜、反面塗或鍍有增透膜，在雙色反射端鏡的正面和反面塗或鍍有雙色膜，在雙色輸出準直鏡的凸面塗或鍍有增透膜、凹面塗或鍍有雙色膜。
本實用新型的雙色膜為二氧化鈦或二氧化鋯鍍層上復蓋二氧化矽鍍層，在二氧化矽鍍層上再復蓋二氧化鈦或二氧化鋯鍍層，交替蒸鍍25～30層；所說的增透膜為二氧化矽、三氧化二鋁、二氧化鈦交替蒸鍍4～6層。
本實用新型的導熱層為銦或銀粉或金塗鍍層。
本實用新型的散熱器為散熱水套，該散熱水套通過管道與自來水管或水泵相聯通。
本實用新型與現有的雷射器相比，採用了熱不敏腔結構，工作穩定性好。採用凹凸透鏡作為倍頻聚集和光束準直，使倍頻聚集作用和準直作用集一個光學元件之中。有效地實現可見綠光運轉。它具有體積小、效率高、結構緊湊、工作安全可靠等優點，可在雷射醫學診斷、光學信息存儲、彩色顯示以及作為摻鈦藍寶石調諧雷射器的泵浦源等行業推廣使用。


圖1是本實用新型一個實施例的結構示意圖。
圖2是雷射晶體的結構示意圖。
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步詳細說明，但本實用新型不限於這些實施例。
在圖1、2中，在殼體15內安裝板14的左端安裝有左半導體雷射器1、右端安裝有右半導體雷射器10，左半導體雷射器1和右半導體雷射器10位於水平平面內同一條光軸上，左半導體雷射器1和右半導體雷射器10用作泵浦源。在左半導體雷射器1與右半導體雷射器10的中間同一條光軸安裝板14上安裝有雷射晶體6，雷射晶體6用於產生紅外雷射，在雷射晶體6的上、下、前、後側面塗有金粉導熱層，也可塗銀粉或銦，在雷射晶體6光軸方向外側套裝有散熱水套16，散熱水套16通過導管與自來水龍頭相聯通或與水泵相聯通，散熱水套16用於對雷射晶體6散熱。在左半導體雷射器1與雷射晶體6之間安裝板14上安裝二維調整架4，二維調整架4上安裝有左雙色反射鏡5，左雙色反射鏡5與左半導體雷射器1和右半導體雷射器10位於同一條光軸，左雙色反射鏡5可通過泵浦光和反射紅外光，調整二維調整架4的角度，可改變左雙色反射鏡5與水平面的夾角，本實施例的左雙色反射鏡5與水平面的夾角θ為30°。在雷射晶體6與右半導體雷射器10之間安裝板14上安裝有二維調整架4，二維調整架4上安裝有右雙色反射鏡7，右雙色反射鏡7與左半導體雷射器1和右半導體雷射器10位於同一條光軸上，右雙色反射鏡7可通過泵浦光和反射紅外光。在左半導體雷射器1與左雙色反射鏡5之間同一條光軸安裝板14上安裝有左耦合器3，左耦合器3通過光導纖維2與左半導體雷射器1相連接，本實施例的光導纖維2用19根光導纖維綑紮成束，左半導體雷射器1所產生泵浦源經光導纖維2傳輸到左耦合器3，耦合進入雷射晶體6。在右半導體雷射器10與右雙色反射鏡7之間同一條光軸安裝板14上安裝有右耦合器8，右耦合器8通過光導纖維9與右半導體雷射器10相連接。本實用新型的右半導體雷射器10與左半導體雷射器1、光導纖維9與光導纖維2、右耦合器8與左耦合器3的結構與工作原理完全相同。
在殼體15內安裝板14上安裝有倍頻雷射晶體12，倍頻雷射晶體12的光軸與雷射晶體6的光軸相平行，倍頻雷射晶體12用於將紅外雷射變為綠色的可見雷射。
在倍頻雷射晶體12的上、下、前、後側面塗有導熱層，在倍頻雷射晶體12光軸方向外側套裝有散熱水套，散熱水套通過導管與自來水龍頭或水泵相聯通，導熱層和散熱水套與雷射晶體6的導熱層和散熱水套16完全相同。在安裝板14倍頻雷射晶體12的左側同一光軸安裝有雙色反射端鏡13、右側安裝有雙色輸出準直鏡11。
本實施例的左雙色反射鏡5、右雙色反射鏡7為平面鏡，雙色反射端鏡13為凹面鏡，雙色輸出準直鏡11為凹凸鏡，左雙色反射鏡5和右雙色反射鏡7面向雷射晶體6的一面鍍有二氧化鈦、二氧化矽雙色膜，交替蒸鍍25層，反面鍍二氧化鈦、二氧化矽和三氧化二鋁增透膜，交替蒸度4層。本實施例的雙色反射端鏡13的曲率半徑為50mm，在雙色反射端鏡13的正面和反面鍍有雙色膜，雙色膜的材料和層數與左雙色反射鏡5鍍的雙色膜完全相同。雙色輸出準直鏡11的凹面曲率半徑為150mm、凸面曲率半徑為32.10mm，凸面鍍有增透膜、凹面鍍有雙色膜，增透膜的材料和層數、雙色膜的材料和層數與左雙色反射鏡5鍍的增透膜和雙色膜完全相同。
設計人給出了本實用新型的第二個實施例。在本實施例中，左雙色反射鏡5與水平面的正向夾角θ為45°，其它零部件以及零部件的聯接關係與第一個實施例相同。
設計人給出了本實用新型的第三個實施例。在本實施例中，左雙色反射鏡5與水平面的正向夾角θ為40°，其它零部件以及零部件的聯接關係與第一個實施例相同。
設計人給出了本實用新型的第四個實施例。在本實施例中，雙色輸出準直鏡11的凹面曲率半徑為300mm、凸面曲率半徑為63.68mm，在左雙色反射鏡5、右雙色反射鏡7、雙色反射端鏡13和雙色輸出準直鏡11外表面鍍的雙色膜為二氧化鋯和二氧化矽鍍層，交替蒸鍍30層、其它零部件以及零部件的聯接關係與第一個實施例相同。
設計人給出了本實用新型的第五個實施例。在本實施例中，雙色輸出準直鏡11的凹面曲率半徑為225mm、凸面曲率半徑為47.89mm，在左雙色反射鏡5、右雙色反射鏡7、雙色反射端鏡13和雙色輸出準直鏡11鍍的雙色膜所用的材料與第一個實施例相同，交替蒸鍍27層，其它零部件以及零部件的聯接關係與第一個實施例相同。
設計人給出了本實用新型的第六個實施例。在本實施例中，在左雙色反射鏡5、右雙色反射鏡7、雙色反射端鏡13和雙色輸出準直鏡11鍍的雙色膜所用的材料與第一個實施例相同，交替蒸鍍30層，其它零部件以及零部件的聯接關係與第一個實施例相同。
設計人給出了本實用新型的第七個實施例。在本實施例中，在左雙色反射鏡5、右雙色反射鏡7、雙色反射端鏡13和雙色輸出準直鏡11表面鍍的增透膜鍍層，增透層的材料與第一個實施例相同，交替蒸鍍6層，其它零部件以及零部件的聯接關係與第一個實施例相同。
設計人給出了本實用新型的第八個實施例。在本實施例中，在左雙色反射鏡5、右雙色反射鏡7、雙色反射端鏡13、雙色輸出準直鏡11交替蒸鍍5層，增透膜鍍層所用材料、其它零部件以及零部件的聯接關係與第一個實施例相同。
本實用新型的工作原理如下本實用新型由左半導體雷射器1、右半導體雷射器10、雷射晶體6、左雙色的反射鏡5、右雙色反射鏡7、雙色反射端鏡13、雙色輸出準直鏡11構成雷射諧振腔，當各元件的性能參數符合設計要求時，在雷射諧振腔內產生高強度雷射振蕩，在諧振腔內安裝倍頻晶體12，當各元件調節到最佳位置時，本發明可輸出高功率倍頻雷射，光-光轉換效率可達25％。
權利要求1.一種雷射二極體泵浦高功率腔內倍頻固體雷射器，其特徵在於它包括用於安裝零部件的殼體(15)；設置在殼體(15)內安裝板(14)上的左半導體雷射器(1)和右半導體雷射器(10)用作泵浦光源；設置在安裝板(14)上左半導體雷射器(1)與右半導體雷射器(10)之間同一條光軸可產生紅外雷射且在其光軸方向的外側塗或鍍有導熱層、外側設有散熱器的雷射晶體(6)；設置在安裝板(14)上雷射晶體(6)左側且安裝在二維調整架(4)上同一條光軸可反射或通過光的左雙色反射鏡(5)和右側安裝在二維調整架(4)上同一條光軸可反射或通過光的右雙色反射鏡(7)，其中左雙色反射鏡(5)與水平面的正向夾角θ為30°≤θ≤45°；設置在安裝板(14)上左半導體雷射器(1)與左雙色反射鏡(5)之間同一條光軸對泵浦光進行耦合且通過光導纖維(2)與左半導體雷射器(1)連接的左耦合器(3)；設置在安裝板(14)上右半導體雷射器(10)與右雙色反射鏡(7)之間同一條光軸對泵浦光進行耦合且通過光導纖維(9)與右半導體雷射器(10)連接的右耦合器(8)；它包括設置在殼體(15)內安裝板(14)上將紅外雷射變為綠色雷射且在光軸方向的外側面塗或鍍有導熱層、外側設有散熱器的倍頻雷射晶體(12)；它還包括設置在安裝板(14)上倍頻雷射晶體(12)左側的雙色反射端鏡(13)和右側的雙色輸出準直鏡(11)，其中雙色輸出準直鏡(11)為凹凸透鏡，其凹面的曲率半徑為150～300mm、凸面的曲率半徑為32.10～63.68mm。
2.按照權利要求1所述的雷射二極體泵浦高功率腔內倍頻固體雷射器，其特徵在於所說的左雙色反射鏡(5)、右雙色反射鏡(7)為平面鏡、雙色反射端鏡(13)為凹面鏡，在左雙色反射鏡(5)和右雙色反射鏡(7)面向雷射晶體(6)的一面塗或鍍有雙色膜、反面塗或鍍有增透膜，在雙色反射端鏡(13)的正面和反面塗或鍍有雙色膜，在雙色輸出準直鏡(11)的凸面塗或鍍有增透膜、凹面塗或鍍有雙色膜。
3.按照權利要求2所述的雷射二極體泵浦高功率腔內倍頻固體雷射器，其特徵在於所說的雙色膜為二氧化鈦或二氧化鋯鍍層上復蓋二氧化矽鍍層，在二氧化矽鍍層上再復蓋二氧化鈦或二氧化鋯鍍層，交替蒸鍍25～30層；所說的增透膜為二氧化矽、三氧化二鋁、二氧化鈦交替蒸鍍4～6層。
4.按照權利要求1所述的雷射二極體泵浦高功率腔內倍頻固體雷射器，其特徵在於所說的導熱層為銦或銀粉或金塗鍍層。
5.按照權利要求1所述的雷射二極體泵浦高功率腔內倍頻固體雷射器，其特徵在於所說的散熱器為散熱水套(16)，該散熱水套通過管道與自來水管或水泵相聯通。
專利摘要一種雷射二極體泵浦高功率腔內倍頻固體雷射器,它包括:殼體、安裝板上的左半導體雷射器和右半導體雷射器、雷射晶體、二維調整架、左雙色反射鏡、右雙色反射鏡、光導纖維、左耦合器、右耦合器、雙色反射端鏡、雙色輸出準直鏡。本實用新型具有體積小、效率高、結構緊湊、工作安全可靠等優點,可在雷射醫學診斷、光學信息存儲、彩色顯示以及作為摻鈦藍寶石調諧雷射器的泵浦源等行業推廣使用。
文檔編號H01S3/00GK2461181SQ0121295
公開日2001年11月21日 申請日期2001年1月19日 優先權日2001年1月19日
發明者陳國夫, 白晉濤, 王賢華 申請人:中國科學院西安光學精密機械研究所