专利名称：一种蓝光激光器及其制备方法
技术领域：
本发明涉及激光技术领域，特别是一种蓝光激光器及其制备方法。
技术背景本发明是在转让了清华大学的高性能全固态Nd:YV04-KTP腔内 倍频绿光激光器技术的基础上，进行了蓝光激光器的研究与开发，其 间，参考了大量的文献如《中国激光》2002, 29 (2) -101-103李银 柱、戴亚军等的高功率激光装置中的三倍频Nd:YLF模拟激光系统、 《光学精密工程》2000， 8 (2)-133-135刘伟仁、陈颖新的LD泵浦的 室温运转内腔倍频473nm全固态蓝激光器、《激光与红外》2006， 5高 兰兰、王红等的复合Nd:YAG晶体及其在大功率蓝光激光器中的应用。 已有的蓝光激光器技术对低噪声器件仍采用单纵模方案，为提高 功率，主要是采用增大泵浦功率的方法。生产的产品存在成本高、体 积大等缺点。发明内容激光技术已成为一个国家科学技术和国力的重要标志，其中用 LD (半导体激光器)作为能源的全固态激光器已成为其它种类激光 器的换代产品，通过本发明，可以提高我国在此技术领域中的地位， 同时可以推动诸如新材料、激光加工、信息技术等众多行业的发展。本发明的目的是克服上述现有技术的不足之处，提供一种蓝光激 光器及其制备方法。技术方案如下一种蓝光激光器，包括外壳、半导体激光器、聚焦系统、谐振腔 镜、准直系统、倍频晶体、激光晶体、管座，所述激光器按管座、半 导体激光器、聚焦系统、激光晶体、倍频晶体、谐振腔镜、准直系统 顺序排列，在倍频晶体围有 一 圈圆环状的控温系统。所述激光器采用全部固化为一个整体。 还包括控温系统，位置在管座的后端。所述聚焦系统采用可使半导体激光器、泵浦光光束圆化的聚焦系统。所述准直系统分为两部分， 一部分在谐振腔镜的前部， 一部分在 整个激光器最前端。一种蓝光激光器的制备方法，其步骤如下1)通过使用自行设计与制作的二元微型光学元件(全息照相的 透明薄片)，配合釆用具有不同折射率的材料，分层堆积而成的梯度 折射率透镜聚焦系统。(不是通常使用的自聚焦透镜，即GRIN透镜) 此透镜的优点是只需使用单件透镜就可以大幅度减小透镜的球差， 大幅度减小透镜的色散以得到最小的聚焦斑点，大幅度地提高透镜的 数值孔径，从而可以提高激光器的增益。此类透镜的制作过程不是采 用扩散法改变介质的折射率分布，其折射率差比GRIN透镜大100倍。2 )通过使用专用薄膜设计软件TFCalc设计腔镜，得到了最佳设 计的谐振腔泵浦镜和输出镜介质膜，其界面同时满足4个波长的特殊要求。使其达到分别对泵浦波长、基频波长、倍频波长及要抑制其振 荡的近红外波长。4个波长的控制是由镀膜控制首先是用该软件进 行数值计算，得到达到要求的镀膜膜系的数据；然后按照所得的结果 (膜系的每一层厚度和折射率)在镀膜机内进行。具体镀膜操作，由 工人进行。4个波长是倍频光473nm，基频光946nm,高增益激光谱线1064nm 要抑制它产生振荡，泵浦光808nm具体要求为泵浦端反射镜倍频光473舰反射率〉95%,基频 光946nm反射率〉99. 8%，高增益激光谱线1064nm透射率>60%，泵浦 光808nm透射率〉95 0/0输出端发射镜倍频光473咖透射率>95%,基频光946nm反射 率>99. 8%，高增益激光谱线1064nm透射率〉60。/。。3)在位于激光晶体与谐振腔镜之间的谐振腔内釆用微型偏振元件，以控制基频红外激光的偏振态，并把基频光光腰设计在倍频晶体 内部，从而提高了蓝激光的输出的功率和光東质量。偏振元件就是控 制其偏振态的。4) 采用全固化技术，采用高性能结构胶把激光器内部所有元件 全固化；5) 采用优化的双控温系统，分别对激光晶体和倍频晶体进行温 度控制，以保证在激光增益达到最大的条件下，得到最高的倍频效率， 从而得到最高的输出功率。 一套用以控制LD的工作波长，以提高泵 浦光的利用率(控温系统在管座的底部)；另一套用以控制倍频晶体的 温度，以得到最高的泵浦效率(控温系统是一个圆环，正好围倍频晶 体一圈)。发明的有益效果1、 泵浦光整形为高度对称的光束，同时把光束聚焦点移到激光 晶体内部最佳位置。目前已有同类产品中采用的技术仅能做到以上两 点的某一点，而不能同时做到以上两点。2、 目前已有的谐振腔镜一般满足某一特殊波长的要求，不能同 时满足几个不同波长的苛刻要求。3、 目前已有的同类产品没有对偏振态进行控制，不利于输出功 率的提高和功率的稳定。4、 一是采用全固化技术，釆用高性能结构胶把激光器内部所有 元件全固化，不需要进行机械调整，消除了机械振动的影响，并在很 大程度上消除了温度对谐振腔长度及角度的影响，提高了激光器的稳 定性。目前已有同类产品不同程度地存在机械调整。二是采用优化的 双控温系统，分别对激光晶体和倍频晶体进行温度控制，以保证在激 光增益达到最大的条件下，得到最高的倍频效率，从而得到最高的输 出功率。本产品的另 一个特色是把整体控温技术和反馈控制技术同时并用。目前已有的同类产品有的只能制冷，有的只釆用整体控温技术。5、 采用优化设计的激光晶体参数、激光晶体与倍频晶休晶向之间特殊的夹角，配合适当的谐振腔腔长，以控制激光器纵模数量及它 们的相对强度。釆用这些方法可以在降低激光器噪声的同时，保持激光器高的输出功率；目前已有的技术是做成单纵模激光器(一般采用 行波环形激光谐振腔结构，或在激光腔内加入频率选择元件等得到单 纵模运转激光器)或长谐振腔激光器，从而降低激光器噪声，缺点是 元件成本高，体积较大，使用不方便。本发明的蓝光激光器成本低、制造工艺简单。
图i是本发明的蓝光激光器的结构图。图中1、半导体激光器；2、聚焦系统；3、谐振腔镜；4、外壳； 5、准直系统；6、倍频晶体；7、激光晶体；8、管座；9、控温系统。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。图l是本发明的蓝光激光器的结构，包括外壳4、半导体激光器 1、聚焦系统2、谐振腔镜3、准直系统5、倍频晶体6、激光晶体7、 管座8、控温系统9。所述激光器按管座8、半导体激光器l、聚焦系 统2、激光晶体7、倍频晶体6、谐振腔镜3、准直系统5顺序排列。 控温系统9，位置在管座8的后端。在倍频晶体6围有一圏圆环状的 控温系统。所述激光器采用全部固化为 一个整体。准直系统5分为两部分， 一部分在谐振腔镜3的前部， 一部分在 整个激光器最前端。
权利要求
1. 一种蓝光激光器，包括外壳(4)、半导体激光器(1)、聚焦系统(2)、谐振腔镜(3)、准直系统(5)、倍频晶体(6)、激光晶体(7)、管座(8)，其特征在于，所述激光器按管座(8)、半导体激光器(1)、聚焦系统(2)、激光晶体(7)、倍频晶体(6)、谐振腔镜(3)、准直系统(5)顺序排列，在倍频晶体(6)围有一圈圆环状的控温系统。
2、 根据权利要求1所述的蓝光激光器，其特征在于，所述激光 器釆用全部固化为一个整体。
3、 根据权利要求1所述的蓝光激光器，其特征在于，还包括控 温系统(9)，位置在管座(8)的后端。
4、 根据权利要求1所述的蓝光激光器，其特征在于，所述聚焦 系统(2 )采用可使半导体激光器(1 )、泵浦光光束圆化的聚焦系统。
5、 根据权利要求1所述的蓝光激光器，其特征在于，所述准直 系统(5)分为两部分， 一部分在谐振腔镜(3)的前部， 一部分在整个激光器最前端。
6、 一种蓝光激光器的制备方法，其步骤如下1)通过使用二元微型光学元件，配合采用具有不同折射率的材 料，分层堆积而成的梯度折射率透镜聚焦；2 )通过使用专用薄膜设计软件TFCalc设计腔镜，得到了最佳设 计的谐振腔泵浦镜和输出镜介质膜，其界面同时满足4个波长的要求， 使其达到分别对泵浦波长、基频波长、倍频波长及要抑制其振荡的近 红外波长，4个波长进行控制；3) 在位于激光晶体与谐振腔镜之间的谐振腔内采用微型偏振元 件，以控制基频红外激光的偏振态，并把基频光光腰设计在倍频晶体 内部；4) 采用高性能结构胶把激光器内部所有元件全固化；5) 采用优化的双控温系统，分别对激光晶体和倍频晶体进行温度控制， 一套用以控制LD的工作波长，以提髙泵浦光的利用率；另 一套用以控制倍频晶体的温度，以得到最高的泵浦效率。
7、 根据权利要求6所述的蓝光激光器的制备方法，其特征在于， 所述二元微型光学元件是全息照相的透明薄片。
8、 根据权利要求6所述的蓝光激光器的制备方法，其特征在于， 步骤2)所述4个波长进行控制；由镀膜控制首先是用专用薄膜设 计软件TFCalc进行数值计算，得到达到要求的镀膜膜系的数据；然后按照所得的结果在镀膜机内进行。
9、 根据权利要求6或8所述的蓝光激光器的制备方法，其特征 在于，所述4个波长是倍频光473nm，基频光946nm,高增益激光 谱线1064nm要抑制它产生振荡，泵浦光808nm泵浦端反射镜倍频光473咖反射率>95%，基频光946nm反射 率>99.8%,高增益激光谱线1064nm透射率〉60y。，泵浦光808nm透射 率〉95%输出端发射镜倍频光473nm透射率〉95。/。，基频光946nm反射 率〉99. 8%，高增益激光谱线1064nm透射率〉60yo。
全文摘要
本发明涉及激光技术领域，特别是一种蓝光激光器及其制备方法。结构包括外壳、半导体激光器、聚焦系统、谐振腔镜、准直系统、倍频晶体、激光晶体、管座。按管座、半导体激光器、聚焦系统、激光晶体、倍频晶体、谐振腔镜、准直系统顺序排列。采用全部固化为一个整体。方法包括1.通过使用二元微型光学元件制的梯度折射率透镜构成聚焦系统；2.利用计算机模拟，得到4个特殊波长的特殊要求；3.在谐振腔内采用微型偏振元件，并把基频光光腰设计在倍频晶体内部；4.激光器内部所有元件全固化；5.采用优化的双控温系统，分别对激光晶体和倍频晶体进行温度控制。
文档编号H01S3/00GK101232143SQ200710063110
公开日2008年7月30日 申请日期2007年1月26日 优先权日2007年1月26日
发明者徐兆国, 徐兆花, 王培臣 申请人:山东兰凤科技有限公司