一种激光器的制造方法
【专利摘要】本发明公开一种激光器，包括多个LD泵浦源、激光晶体、倍频晶体和合光棱镜。多个LD泵浦源用于发射多路泵浦光；激光晶体用于将多路泵浦光转化为多路基频光；倍频晶体用于将所述多路基频光转化为多路倍频光；合光棱镜用于将所述多路倍频光合成为一路激光；所述合光棱镜由多个斜方棱镜的斜面和一个直角棱镜的斜面胶合而成，多个斜方棱镜中的斜面将从其对应的入光面入射到其上的激光反射到下一斜面，直角棱镜将从多个斜方棱镜的斜面上入射到其斜面上的多路激光与通过直角棱镜对应的入光面入射的光束合为一路光束从出光面输出。通过上述结构，将多路激光合为一束，同时本发明体积小、组装简易、成本低廉。
【专利说明】一种激光器
【技术领域】
[0001]本发明涉及激光器领域，特别涉及可将多路激光合为一束的激光器。
【背景技术】
[0002]现有技术中为了达到将多路激光合束，需要将多路LD泵浦源输出的泵浦光依次经过激光晶体、倍频晶体、输出镜输出转化为激光后，再通过合光元件进行合束。然而，这种激光器使用元器件较多，装配比较麻烦，而且激光器的体积也很大，使用起来非常不便。
[0003]因此，如何发明一种结构简单、体积轻便的多波长激光器便成为本领域技术人员亟待解决的问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为了解决现有合光激光器结构复杂体积硕大的问题，提供一种结构简单体积轻便的激光器。
[0005]为达上述目的，本发明提出一种激光器，用于将多路激光合为一路，包括:
[0006]多个LD泵浦源，用于发射多路泵浦光；
[0007]激光晶体，与所述多个LD泵浦源相邻设置，将多路泵浦光转化为多路基频光；
[0008]倍频晶体，与所述激光晶体相邻设置，将所述多路基频光转化为多路倍频光；
[0009]合光棱镜，与所述倍频晶体相邻设置，将所述多路倍频光合成为一路激光；所述合光棱镜由多个斜方棱镜的斜面和一个直角棱镜的斜面胶合而成，多个斜方棱镜中的斜面将从其对应的入光面入射到其上的激光反射到下一斜面，直角棱镜将从多个斜方棱镜的斜面上入射到其斜面上的多路激光与通过直角棱镜对应的入光面入射的光束合为一路光束从出光面输出。
[0010]对所述多个LD泵浦源采用统一控制或单独控制的方式。
[0011]根据多个LD泵浦源的数量，将一个激光晶体、一个倍频晶体分为与多个LD泵浦源数量相等的段数，每个LD泵浦源对应一段激光晶体和一段倍频晶体，所述倍频晶体采用准相位匹配方式。
[0012]所述LD泵浦源的数量与所述激光晶体和倍频晶体的数量相等，将多个激光晶体胶合为一体，多个倍频晶体胶合为一体，每个LD泵浦源对应一个激光晶体和一个倍频晶体，所述倍频晶体采用临界相位匹配方式或准相位匹配方式。
[0013]所述合光棱镜中的斜方棱镜和直角棱镜的总数量与多个LD泵浦源的数量相等；所述多个LD泵浦源的间距与其对应的合光棱镜中的斜方棱镜或直角棱镜的入光面的宽度相等。
[0014]所述合光棱镜中多个斜方棱镜和一个直角棱镜的入光面位于同一平面，且所述合光棱镜的斜面与入光面成45度角。
[0015]所述激光晶体的入光面和出光面均镀有高反膜，所述入光面的高反膜的反射波段为待输出的各路激光波长对应的基频光的波长；所述出光面的高反膜的反射波段为待输出的各路激光波长对应的倍频光的波长。
[0016]所述倍频晶体的入光面和出光面上均镀有高透膜，所述高透膜的透光波段均为待输出的各路激光波长对应的基频光和倍频光的波长。
[0017]所述合光棱镜的入光面镀有高反膜和高透膜，所述高反膜的反射波段为待输出的各路激光波长对应的基频光的波长，所述高透膜的透光波段为待输出的各路激光波长对应的倍频光的波长。
[0018]所述合光棱镜中的直角斜面上镀有高反膜和高透膜，所述高反膜的反射波段为从所述合光棱镜的其余斜面上入射到其上的激光的波长，所述高透膜的透光波段为通过直角棱镜对应的入光面入射到其上的激光的波长；
[0019]所述合光棱镜的其余斜面上均镀有高反膜，所述高反膜的反射波段为从所述合光棱镜的入光面入射到其上的激光的波长；
[0020]所述合光棱镜除直角斜面之外的处于中间位置的斜面上还镀有高透膜，所述高透膜的透光波段为反射到其上的激光的波长
[0021]所述激光晶体的入光面上还镀有泵浦光高透膜；所述合光棱镜的出光面还镀有从该面射出的激光的增透膜。
[0022]与现有技术相比，本发明的有益效果在于:
[0023]利用在激光晶体、倍频晶体和合光棱镜上设置相应的高透膜或高反膜，将多个LD泵浦源产生的多路具有相同或者不同波长的激光合为一束，结构简单、体积轻便、成本低廉，使用极为便利。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为本发明的结构示意图。
[0025]图2为本发明具不同波长激光的实施例的结构示意图。
[0026]附图标记说明:100-LD泵浦源；101_激光晶体；102_倍频晶体；103_合光棱镜；1、
7、13-激光晶体入光面；2、8、14_激光晶体出光面；3、9、15_倍频晶体入光面；4、10、16_倍频晶体出光面；5、11、17-合光棱镜入光面；6、12-斜方棱镜斜面；18-直角棱镜斜面；19_合光棱镜出光面。
【具体实施方式】
[0027]以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作进一步的说明。
[0028]图1为本发明的结构示意图。如图1所示，本发明包括用于发射多路泵浦光的多个LD泵浦源100，用于将多路泵浦光转换为多路基频光的激光晶体101，用于将多路基频光转换为多路倍频光的倍频晶体102，用于将多路倍频光输出为多路激光，并合为一路激光的合光棱镜103。合光棱镜103由多个斜方棱镜的斜面和一个直角棱镜的斜面胶合而成,多个斜方棱镜中的斜面将从其对应的入光面入射到其上的激光反射到下一斜面，直角棱镜将从多个斜方棱镜的斜面上入射到其斜面上的激光与通过直角棱镜的入光面入射的光束合为一路光束从出光面输出。
[0029]其中，合光棱镜103中多个斜方棱镜和一个直角棱镜的入光面位于同一平面，且合光棱镜103的斜面与入光面成45度角。[0030]当输出的多路激光的波长全部相同时，激光晶体101和倍频晶体102为一块完整晶体。
[0031]当输出的多路激光的波长不完全相同时，根据LD泵浦源的数量，可以将一个激光晶体101、一个倍频晶体102分别分为与LD泵浦源数量相等的段数，每个LD泵浦源对应一段激光晶体和一段倍频晶体，在将激光晶体101和倍频晶体102分段的情况下，倍频晶体102采用的是准相位匹配方式；也可以采用与LD泵浦源数量相等的多个激光晶体和多个倍频晶体，将多个激光晶体胶合为一体形成激光晶体101，多个倍频晶体胶合为一体形成倍频晶体102，每个LD泵浦源对应一个激光晶体和一个倍频晶体，在将多个激光晶体和倍频晶体分别胶合的情况下，倍频晶体可以采用临界相位匹配方式，也可以采用准相位匹配方式。
[0032]合光棱镜103由多个斜方棱镜和一个直角棱镜胶合而成,斜方棱镜和直角棱镜的总数量与LD泵浦源的数量相等。
[0033]本发明实施例中多个LD泵浦源100之间的间距可以完全相等，也可以不完全相等，只要其与对应的合光棱镜103中的斜方棱镜或直角棱镜的入光面的宽度对等即可。
[0034]其中，激光晶体101的入光面镀有高反膜，该高反膜的反射波段为待输出的各路激光波长对应的基频光的波长；激光晶体101的出光面镀有高反膜，该高反膜的反射波段为待输出的各路激光波长对应的倍频光的波长。
[0035]倍频晶体102的入光面和出光面上均镀有高透膜，该高透膜的透光波段为待输出的各路激光波长对应的基频光和倍频光的波长。
[0036]合光棱镜103的入光面镀有高反膜和高透膜，该高反膜的反射波段为待输出的各路激光波长对应的基频光的波长，激光晶体101入光面和合光棱镜103入光面之间构成激光的谐振腔，在合光棱镜103的入光面上镀该高反膜，将待输出的激光对应的基频光反射回谐振腔，不仅起到重新利用基频光的作用，而且也提高了所要输出的激光的纯度，该高透膜的透光波段为待输出的各路激光波长对应的倍频光的波长，该高透膜可大大提高通过谐振腔产生的各路激光的功率。
[0037]合光棱镜103中的直角斜面上镀有高反膜和高透膜，该高反膜的反射波段为从合光棱镜103的其余斜面上入射到其上的激光的波长；该高透膜的透光波段为通过直角棱镜对应的入光面入射到其上的激光的波长。
[0038]合光棱镜103的其余斜面上均镀有高反膜，该高反膜的反射波段为从合光棱镜103的入光面入射到其上的激光的波长。
[0039]合光棱镜103除直角斜面之外的处于中间位置的斜面上镀有高透膜，该高透膜的透光波段为从其余斜方棱镜的斜面上反射到其上的激光的波长；
[0040]为了使泵浦光更好的吸收，可以在激光晶体101的入光面镀泵浦光高透膜。
[0041]进一步地，还可在合光棱镜103的出光面上镀待输出的各路激光的增透膜，以增加合成激光的强度。
[0042]当输出的多路激光的波长全部相同时，在激光晶体101、倍频晶体102和合光棱镜103的各个端面上可以整体镀相同波长的高反膜或者高透膜。
[0043]当输出的多路激光的波长不完全相同时，根据每个LD泵浦源对应输出的激光波长对相应的激光晶体、倍频晶体和合光棱镜的部分端面分别进行镀膜，也就是说，激光晶体101、倍频晶体102和合光棱镜103的入光面和出光面上镀有波长不同的光的高反膜或者高透膜。
[0044]例如，当其中一路LD泵浦源发出的808nm泵浦光最终要产生的激光波长为671nm的红光时，则在该LD泵浦源对准的激光晶体101入光面部分度红光对应的基频光1342nm的高反膜和808nm高透膜，在该LD泵浦源对准的激光晶体101出光面部分镀红光对应的倍频光671nm的高反膜；在该LD泵浦源对准的倍频晶体102的部分入光面和出光面均镀红光对应的基频光1342nm和倍频光671nm的高透膜；在该LD泵浦源对准的合光棱镜103的入光面部分镀红光对应的基频光1342nm的高反膜和倍频光671nm的高透膜，在该LD泵浦源对准的合光棱镜103的斜面上镀红光671nm对应的高反膜。如果该路LD泵浦源对准的合光棱镜103的斜面为其直角棱镜的斜面，则在该斜面上镀红光671nm对应的高透膜。
[0045]多个LD泵浦源100可以统一控制，也可以单独控制，在最终输出的多路激光的波长完全相同时，对多个LD泵浦源100单独控制没有太大的意义，因此可以将其统一控制；在最终输出的多路激光的波长不完全相等时，对多个LD泵浦源100实行统一控制没有太大的意义，因为这样最终输出的合束后的光的颜色是随意的，达不到应用的需求，因此可以根据实际应用中每路激光功率大小的不同需求而进行单独控制。具体的可以通过调节LD中芯片的电流大小对所需输出的每路激光功率大小进行调节。
[0046]继续参阅图2，为本发明具不同波长激光的实施例的结构示意图。本实施例中，三个产生808nm泵浦光的等间距的LD泵浦源100，每路LD泵浦源可单独控制。相应地，激光晶体101和倍频晶体102均等分为三部分与三路LD泵浦源100相对应，合光棱镜103则由两个斜方棱镜和一个直角棱镜组成。其中激光晶体101采用Nd:YV04，倍频晶体102用PPLN。
[0047]本实施例中所输出的多路激光波长分别为671nm的红光，457nm的蓝光和532nm的绿光，由于三路激光的波长各不相同，通过对激光晶体101的三部分分别镀膜，可使激光晶体101从上到下三部分产生各激光对应的波长分别为1342nm、914nm和1064nm的基频光。
[0048]其中，激光晶体101的入光面和出光面镀膜情况如下:激光晶体101的入光面分为
1、7、13三部分，其中，I部分镀红光67Inm对应的基频光1342nm高反膜，7部分镀蓝光457nm对应的基频光914nm高反膜，13部分镀绿光532nm对应的基频光1064nm高反膜。激光晶体101入光面的三部分分别镀有1342nm高反膜、914nm高反膜和1064nm高反膜则是防止激光晶体101中产生的基频光向LD泵浦源方向发射。为了促进泵浦光更好的被激光晶体101吸收，可以在激光晶体101入光面的三部分均镀上808nm高透膜。
[0049]激光晶体101的出光面分为2、8、14三部分，其中2部分镀红光671nm对应的倍频光671nm高反膜，8部分镀蓝光457nm对应的倍频光457nm高反膜，14部分镀绿光532nm对应的倍频光532nm高反膜，以阻止倍频晶体102产生的倍频光向倍频晶体102的反方向即激光晶体101方向射出。
[0050]相应的，倍频晶体102的入光面分为3、9、15三部分，出光面分为4、10、16三部分，其镀膜情况如下:入光面3部分和出光面4部分均镀红光671nm对应的基频光1342nm和倍频光671nm高透膜；入光面9部分、出光面10部分均镀蓝光457nm对应的基频光914nm和倍频光457nm高透膜；入光面15部分、出光面16部分均镀绿光532nm对应的基频光1064nm和倍频光532nm高透膜，倍频晶体102入光面的三部分均镀各路激光对应的基频光的高透膜为了使激光晶体101产生的基频光更多被倍频晶体102吸收，进而使倍频晶体102产生更多的倍频光，提高光的利用率；倍频晶体102入光面的三部分均镀各路激光对应的倍频光的高透膜是为了倍频晶体102产生的倍频光反向入射到激光晶体101方向时，可以高效的透过倍频晶体102，到达激光晶体101出光面时，被激光晶体101出光面上镀有的倍频光高反膜反射回倍频晶体102内部，重新利用该倍频光，提高光的利用率；倍频晶体102出光面的三部分均镀各路激光对应的倍频光的高透膜是为了引导倍频光更多的射向合光棱镜103 ;倍频晶体102出光面的三部分均镀各路激光对应的基频光的高透膜则是在未转化为倍频光的基频光透过倍频晶体102，到达合光棱镜103时，被合光棱镜103入光面上镀有的该路激光对应的基频光高反膜反射回倍频晶体102，到达激光晶体101入光面时，被激光晶体101入光面镀有的该路激光对应的基频光高反膜反射，进而再次进入倍频晶体102，重新转化为倍频光，进一步提高光的利用率。
[0051]相应的，合光棱镜103的入光面分为5、11、17三部分，斜面分为6、12、18三部分，其镀膜情况如下:入光面5部分镀红光671nm对应的基频光1342nm高反膜和倍频光671nm高透膜；入光面11部分镀蓝光457nm对应的基频光914nm高反膜和倍频光457nm高透膜；入光面17部分镀绿光对应的基频光1064nm高反膜和倍频光532nm高透膜，合光棱镜103入光面的三部分分别镀各路激光对应的基频光的高反膜一方面以将基频光反射回去重新利用，提高光的利用率，另一方面则保证输出的激光的纯度；合光棱镜103入光面的三部分分别镀各路激光对应的倍频光的高透膜使倍频光更多的射入合光棱镜103，以使得输出激光功率更大，提高光的利用率。
[0052]合光棱镜103的斜面6镀红光67 Inm高反膜，红光经过斜面6反射后光路改变90度向下入射到下一斜面12 ;斜面12镀红光671nm高透膜和蓝光457nm高反膜，使红光穿透斜面12入射到斜面18，同时蓝光经斜面12反射后光路改变90度，向下入射到下一斜面18 ；斜面18镀绿光532nm高透膜、671nm和457nm高反膜，这样，绿光从直角棱镜对应的入光面直接穿透斜面18从出光面19射出，而蓝光和红光经斜面18的反射后也从出光面19射出。进一步地，出光面19还镀有可见光增透膜，以减少光能损失。至此，三路不同波长的激光合成一束。
[0053]本发明提供的激光器如果用作投影机光源时，则需要输出至少三种不同波长的激光合为白光使用，即如本发明实施例中图2所示的最终输出红光、蓝光和绿光的三路LD泵浦源结构，但是不必局限于图2所示结构，也可以根据各色激光的功率提供三路以上LD泵浦源结构，或者输出其它不同波长的三色光，只要最终合为白光即可；将本发明提供的激光器当用作表演机光源时，则可以根据需要任意产生完全相同波长的光或者产生不完全相同波长的激光。
[0054]本发明提供的激光器由于只采用合光棱镜即可在输出激光的同时将多路具有相同或者不同波长的激光合为一束，相对于现有技术减少了元器件和零部件，缩小了器件体积，简化了装配工艺，结构简单、成本低廉，使用极为便利。
[0055]以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离以下所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改，变化，或等效，但都将落入本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.一种激光器，用于将多路激光合为一路，其特征在于，包括: 多个LD泵浦源，用于发射多路泵浦光； 激光晶体，与所述多个LD泵浦源相邻设置，将多路泵浦光转化为多路基频光； 倍频晶体，与所述激光晶体相邻设置，将所述多路基频光转化为多路倍频光； 合光棱镜，与所述倍频晶体相邻设置，将所述多路倍频光合成为一路激光；所述合光棱镜由多个斜方棱镜的斜面和一个直角棱镜的斜面胶合而成，多个斜方棱镜中的斜面将从其对应的入光面入射到其上的激光反射到下一斜面，直角棱镜将从多个斜方棱镜的斜面上入射到其斜面上的多路激光与通过直角棱镜对应的入光面入射的光束合为一路光束从出光面输出。
2.根据权利要求1所述的一种激光器，其特征在于，对所述多个LD泵浦源采用统一控制或单独控制的方式。
3.根据权利要求1所述的一种激光器，其特征在于，根据多个LD泵浦源的数量，将一个激光晶体、一个倍频晶体分为与多个LD泵浦源数量相等的段数，每个LD泵浦源对应一段激光晶体和一段倍频晶体，所述倍频晶体采用准相位匹配方式。
4.根据权利要求1所述的一种激光器，其特征在于，所述LD泵浦源的数量与所述激光晶体和倍频晶体的数量相等，将多个激光晶体胶合为一体，多个倍频晶体胶合为一体，每个LD泵浦源对应一个激光晶体和一个倍频晶体，所述倍频晶体采用临界相位匹配方式或准相位匹配方式。
5.根据权利要求1所述的一种激光器，其特征在于，所述合光棱镜中的斜方棱镜和直角棱镜的总数量与多个LD泵浦源的数量相等；所述多个LD泵浦源的间距与其对应的合光棱镜中的斜方棱镜或直角棱镜的入光面的宽度相等。
6.根据权利要求1或5所述的一种激光器,其特征在于,所述合光棱镜中多个斜方棱镜和一个直角棱镜的入光面位于同一平面，且所述合光棱镜的斜面与入光面成45度角。
7.根据权利要求1所述的一种激光器，其特征在于，所述激光晶体的入光面和出光面均镀有高反膜，所述入光面的高反膜的反射波段为待输出的各路激光波长对应的基频光的波长；所述出光面的高反膜的反射波段为待输出的各路激光波长对应的倍频光的波长。
8.根据权利要求1或7所述的一种激光器，其特征在于，所述倍频晶体的入光面和出光面上均镀有高透膜，所述高透膜的透光波段均为待输出的各路激光波长对应的基频光和倍频光的波长。
9.根据权利要求1所述的一种激光器，其特征在于，所述合光棱镜的入光面镀有高反膜和高透膜，所述高反膜的反射波段为待输出的各路激光波长对应的基频光的波长，所述高透膜的透光波段为待输出的各路激光波长对应的倍频光的波长。
10.根据权利要求9所述的一种激光器，其特征在于，所述合光棱镜中的直角斜面上镀有高反膜和高透膜，所述高反膜的反射波段为从所述合光棱镜的其余斜面上入射到其上的激光的波长，所述高透膜的透光波段为通过直角棱镜对应的入光面入射到其上的激光的波长; 所述合光棱镜的其余斜面上均镀有高反膜，所述高反膜的反射波段为从所述合光棱镜的入光面入射到其上的激光的波长； 所述合光棱镜除直角斜面之外的处于中间位置的斜面上还镀有高透膜，所述高透膜的透光波段为反射到其上的激光的波长。
11.根据权利要求1或10所述的一种激光器，其特征在于，所述激光晶体的入光面上还镀有泵浦光高透膜；所述合光棱镜的`出光面还镀有从该面射出的激光的增透膜。
【文档编号】H01S3/0941GK103682975SQ201210321788
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月3日 优先权日:2012年9月3日
【发明者】乔占朵, 江容容, 亓岩, 毕勇 申请人:北京中视中科光电技术有限公司