專利名稱：一種寬溫度范圍的半導(dǎo)體泵浦激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及激光領(lǐng)域，尤其涉及一種寬溫度范圍的半導(dǎo)體泵浦的激光器。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體泵浦的固體激光器中，一個(gè)困擾激光器生產(chǎn)商的問(wèn)題是用戶希望在較寬溫度范圍使用激光器，如野外-40℃到+80℃，同時(shí)希望所消耗的電功率較小，尤其在野外的環(huán)境中，然而半導(dǎo)體激光器輸出波長(zhǎng)隨溫度變化而變化，一般呈0.3nm/℃變化，當(dāng)LD溫度變化10℃，其中心波長(zhǎng)將變化3nm，通常激光增益介質(zhì)吸收帶寬有限，吸收帶寬較寬的Nd:YVO4，能吸收的帶寬約為8nm，即可容許不加溫控時(shí)，半導(dǎo)體泵浦激光器溫度帶寬為30℃左右。若工作溫度范圍在-40℃到+80℃，就必須采用加溫度控制裝置，而在如此寬廣溫度范圍內(nèi)，溫度控制器將消耗較大電功率，因此半導(dǎo)體泵浦固體激光器在野外測(cè)量等領(lǐng)域受到較大限制。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型目的是提供一種無(wú)溫度控制或較低功率功耗溫度控制的寬溫度范圍的半導(dǎo)體泵浦的激光器。
本實(shí)用新型目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)其包括一組數(shù)量為n個(gè)的LD、準(zhǔn)直會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)和固體激光器，其特征在于其n個(gè)LD在同一溫度T時(shí)，發(fā)射中心波長(zhǎng)分別為λ1(T)、λ2(T)、……λn(T)，其分別在不同工作溫度范圍T0～T1、T1～T2、T2～T3……Tn-1～Tn，有一個(gè)或數(shù)個(gè)LD達(dá)到被泵浦激光器所能允許泵浦波長(zhǎng)(λ0-Δλ/2)～(λ0+Δλ/2)，λ0為激光增益介質(zhì)吸收帶寬的中心波長(zhǎng)；固體激光器為一個(gè)或與LD相對(duì)應(yīng)的n個(gè)。
本實(shí)用新型通過(guò)采用以上結(jié)構(gòu)，在被泵浦激光器所能允許泵浦波長(zhǎng)(λ0-Δλ/2)～(λ0+Δλ/2)，都有一個(gè)或數(shù)個(gè)LD能滿足需要，如此利用不同工作溫度范圍對(duì)應(yīng)其中一個(gè)或數(shù)個(gè)LD波長(zhǎng)落在適合作泵浦波長(zhǎng)范圍的特點(diǎn)，達(dá)到無(wú)需溫度控制或較低功率功耗溫度控制，即可實(shí)現(xiàn)在較寬溫度范圍內(nèi)使用半導(dǎo)體泵浦激光器的目的。


現(xiàn)結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步闡述圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例四的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例五的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例六的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例七的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖8是本實(shí)用新型實(shí)施例八的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是本實(shí)用新型實(shí)施例九的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10是本實(shí)用新型實(shí)施例十的結(jié)構(gòu)示意圖；圖11是本實(shí)用新型實(shí)施例十一的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型包括n個(gè)LD1011、1012、1013……101n、準(zhǔn)直和會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)1021、1022、1023……102n和固體激光器1031、1032、1033……103n，其中n可以是兩個(gè)或兩個(gè)以上。
n個(gè)LD1011、1012、1013……101n在同一溫度T時(shí)，發(fā)射中心波長(zhǎng)分別為λ1(T)、λ2(T)、λ3(T)……λn(T)，它們分別在不同的工作溫度范圍T0～T1、T1～T2、T2～T3……Tn-1～Tn狀態(tài)時(shí)，有一個(gè)或數(shù)個(gè)LD達(dá)到被泵浦激光器所能允許的泵浦波長(zhǎng)范圍(λ0-Δλ/2)～(λ0+Δλ/2)(λ0為激光增益介質(zhì)吸收帶寬的中心波長(zhǎng))；準(zhǔn)直會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)1021、1022、1023……102n是由準(zhǔn)直和聚焦系統(tǒng)構(gòu)成；固體激光器1031、1032、1033……103n可以是分立的固體激光器，亦可是微片激光器，它可以實(shí)現(xiàn)基波輸出，亦可以是腔內(nèi)倍頻或多次諧波輸出的激光器。一般來(lái)說(shuō)，LD的中心波長(zhǎng)隨溫度的變化數(shù)為Δλ/℃，如果激光增益介質(zhì)吸收帶寬為Δn，則允許單個(gè)LD工作溫度為Δn/Δλ，若工作所需溫度范圍為ΔT，則設(shè)置數(shù)量N＞ΔT/(Δn/Δλ)的LD，以保證在不同的工作溫度范圍內(nèi)，有N個(gè)(N≥1)LD輸出的激光波長(zhǎng)在激光增益材料所需吸收泵浦光波長(zhǎng)范圍之內(nèi)，實(shí)現(xiàn)固體激光器1031、132……103n激光輸出。
如圖2所示，n個(gè)LD分別通過(guò)光纖耦合合成n個(gè)光纖束或耦合到同一光纖104，在不同的工作溫度范圍內(nèi)不同的LD輸出的泵浦光經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直和會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)102、固體激光器103后，實(shí)現(xiàn)激光輸出。
如圖3所示，本結(jié)構(gòu)包括n個(gè)LD1011、1012、1013……101n、準(zhǔn)直和會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)102和固體激光器103，準(zhǔn)直和會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)102由一組準(zhǔn)直器系統(tǒng)1021′、1022′、1023′……102n′和會(huì)聚透鏡102″組成，其工作原理同實(shí)施例一。
如圖4所示，陣列LD101有n個(gè)LD芯片，各芯片性質(zhì)同實(shí)施例之一，準(zhǔn)直和會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)102將泵浦光準(zhǔn)直會(huì)聚到微片激光器103′上，實(shí)現(xiàn)微片激光器103′的激光輸出。
如圖5所示，微片激光器103′可直接貼近陣列LD101。
當(dāng)要求輸出光在同一位置時(shí)，對(duì)于不同的激光系統(tǒng)，可以如圖6、圖7、圖8和圖9所示，采用不同的棱鏡系統(tǒng)、光學(xué)平片或全反射鏡來(lái)實(shí)現(xiàn)。
如圖6所示，兩個(gè)LD1011、1012有一定波長(zhǎng)間隔，分別對(duì)應(yīng)兩個(gè)準(zhǔn)直透鏡1021、1022，通過(guò)偏振分束棱鏡(PBS棱鏡)105和會(huì)聚透鏡106，泵浦微片激光器103′，構(gòu)成雙LD寬溫度泵浦固體激光器。
如圖7所示，如實(shí)施例一、實(shí)施例4和實(shí)施例5的結(jié)構(gòu)所輸出的一組平行激光束，采用一組由1071、1072、1073……107n斜方棱鏡所組成的斜方棱鏡系統(tǒng)107可分別將不同位置輸出的激光從同一位置輸出。
圖8所示的結(jié)構(gòu)原理同實(shí)施例七，采用平行平片系統(tǒng)108代替斜方棱鏡系統(tǒng)107。
如圖9所示，在各輸出光的位置設(shè)置一對(duì)全反射鏡109、109′將不同位置輸出的激光歸一到同一位置，亦可采用固定部分反射鏡的方式使部分光束合束在同一光路。
本實(shí)用新型在具體運(yùn)用時(shí)，如圖10所示，陣列LD101由三個(gè)LD芯片1011′、1012′和1013′構(gòu)成，LD芯片每度變化0.3nm。LD芯片1011′在20℃時(shí)中心波長(zhǎng)為796nm；LD芯片1012′在20℃中心波長(zhǎng)為802nm；LD芯片1013′在20℃中心波長(zhǎng)為817nm。微片激光器103′為由Nd:YVO41031′和KTP1032′構(gòu)成的微片式腔內(nèi)倍頻激光器。平行平片108為平行平片玻璃，當(dāng)其轉(zhuǎn)動(dòng)到不同角度，將使LD芯片1011′、LD芯片1012′、LD芯片1013′泵浦產(chǎn)生的激光在相同位置輸出。
一般來(lái)說(shuō)，LD在802nm-814nm(即12nm范圍)內(nèi)工作，微片激光器103′可無(wú)需溫控，處在正常工作狀態(tài)，也就是說(shuō)LD芯片1011′在39℃～74℃溫度范圍內(nèi)、LD芯片1012′在2℃～38℃溫度范圍內(nèi)、LD芯片1013′在-34℃～2℃內(nèi)范圍內(nèi)，其發(fā)射出光波長(zhǎng)為802nm-814nm，這樣LD芯片1011′、LD芯片1012′、LD芯片1013′總體工作溫度范圍為-34℃～74℃。
圖11所示的實(shí)施例十一，其基本原理同實(shí)施例十，不同的是陣列LD由兩個(gè)發(fā)光芯片1011′、1012′構(gòu)成，微片激光器103′為偏振高消光比輸出微片，發(fā)光芯片1012′泵浦輸出光通過(guò)1/2波片110，偏振方向轉(zhuǎn)動(dòng)90°，雙偏振分束棱鏡111可將輸出光合束在同一光路上，這樣發(fā)光芯片1011′或發(fā)光芯片1012′工作時(shí)輸出光方向不變。
采用以上結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體泵浦綠光激光器可以不需溫控工作在-34℃～74℃近100度工作范圍，這樣大大拓寬半導(dǎo)體泵浦綠光激光器應(yīng)用范圍。
本實(shí)用新型的每個(gè)LD也可采用溫度控制器控制其工作溫度范圍，但每個(gè)LD工作時(shí)，溫控器僅需在對(duì)應(yīng)LD工作溫度范圍內(nèi)進(jìn)行溫控，這樣可有效避免大范圍溫控，從而使溫控所需功耗下降到最低。
權(quán)利要求1.一種寬溫度范圍的半導(dǎo)體泵浦的激光器，包括一組數(shù)量為n個(gè)的LD、準(zhǔn)直會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)和固體激光器，其特征在于其n個(gè)LD在同一溫度T時(shí)，發(fā)射中心波長(zhǎng)分別為λ1(T)、λ2(T)、……λn(T)，其分別在不同工作溫度范圍T0～T1、T1～T2、T2～T3……Tn-1～Tn，有一個(gè)或數(shù)個(gè)LD達(dá)到被泵浦激光器所能允許泵浦波長(zhǎng)(λ0-Δλ/2)～(λ0+Δλ/2)，λ0為激光增益介質(zhì)吸收帶寬的中心波長(zhǎng)；固體激光器為一個(gè)或與LD相對(duì)應(yīng)的n個(gè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬溫度范圍的半導(dǎo)體泵浦的激光器，其特征在于該固體激光器是微片激光器，該微片激光器為一個(gè)整體式微片激光器或與LD相對(duì)應(yīng)的n個(gè)分立腔式微片激光器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種寬溫度范圍的半導(dǎo)體泵浦的激光器，其特征在于其LD是有n個(gè)LD芯片的陣列LD，該n個(gè)LD芯片在同一溫度T時(shí)，發(fā)射中心波長(zhǎng)分別為λ1(T)、λ2(T)、……λn(T)，其分別在不同工作溫度范圍T0～T1、T1～T2、T2～T3……Tn-1～Tn，有一個(gè)或數(shù)個(gè)LD芯片達(dá)到被泵浦激光器所能允許泵浦波長(zhǎng)(λ0-Δλ/2)～(λ0+Δλ/2)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種寬溫度范圍的半導(dǎo)體泵浦的激光器，其特征在于其固體激光器直接貼近陣列LD設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種寬溫度范圍的半導(dǎo)體泵浦的激光器，其特征在于其LD由光纖耦合合成光纖束。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種寬溫度范圍的半導(dǎo)體泵浦的激光器，其特征在于其在各輸出光的位置分別設(shè)置斜方棱鏡、偏振分束棱鏡、平行平片或一對(duì)全反射鏡將不同輸出位置的輸出光從同一位置輸出，或者固定部分全反射鏡使部分光束合束到同一位置輸出。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種寬溫度范圍的半導(dǎo)體泵浦的激光器，其特征在于其在各泵浦光的位置設(shè)置偏振分束棱鏡將不同輸出位置的泵浦光合束到從同一泵浦光位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種寬溫度范圍的半導(dǎo)體泵浦的激光器，其特征在于每個(gè)LD采用溫度控制器控制其工作溫度范圍。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)一種寬溫度范圍的半導(dǎo)體泵浦的激光器，其包括一組數(shù)量為n個(gè)的LD、準(zhǔn)直會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)和固體激光器，其特征在于其n個(gè)LD在同一溫度T時(shí)，發(fā)射中心波長(zhǎng)分別為λ
文檔編號(hào)H01S5/00GK2872683SQ20062007089
公開(kāi)日2007年2月21日 申請(qǐng)日期2006年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月21日
發(fā)明者吳礪 申請(qǐng)人:吳礪