專利名稱：一種腔內倍頻微片激光器的制作方法
一種腔內倍頻微片激光器方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種激光器，尤其涉及一種高消光比偏振輸出倍頻光的腔內 倍頻微片激光器。背景技術：
在半導體泵浦激光器中，微片結構的腔內倍頻激光器具有高效率，結構緊湊等優(yōu)點?，F(xiàn)有的典型的一種^f殷片激光器結構如圖l所示包括半導體泵 浦源1 (LD)、準直透鏡2、聚焦透鏡3、雙折射型激光晶體4及II類相位匹 配倍頻晶體5。 S!和S2為微片激光器的兩個鍍膜面。通常S面鍍對泵浦光增 透，對基頻光、和倍頻光人2w高反的膜，S2面鍍對基頻光、高反和對倍頻光 M。高透的膜，由這兩個面形成激光諧振腔。由于雙折射激光晶體與II類相位 匹配倍頻晶體通常光軸夾角為45°，根據(jù)II類相位匹配條件、(e)+^(o)—〉 入2co(e)或、(e)+;u:o) —〉入2co(0)，從II類相位匹配倍頻晶體5出射的倍頻光為 線偏光，.其光軸方向平行或垂直于倍頻晶體的光軸，因此倍頻光偏振方向與 雙折射型激光晶體4的夾角也為45°，雙折射型激光晶體4相對II類相位匹配 倍頻晶體5的反向倍頻光為一波片。使得從II類相位匹配倍頻晶體5出射反 向倍頻光往返兩次穿過雙折射型激光晶體4后，II類相位匹配倍頻晶體5反 向倍頻光偏振方向處于不確定的狀態(tài)，這樣從S2面輸出的倍頻光偏振消光比 也為不確定的狀態(tài)，因而不符合在需要高消光比偏振激光輸出的應用場合。為了實現(xiàn)高消光比偏振倍頻光輸出，通常的辦法是將圖1中前腔鏡S,面 膜層設計成對泵浦光增透，對基頻光高反和對倍頻光增透的方式，使由II類 相位匹配倍頻晶體產(chǎn)生的倍頻光經(jīng)過雙折射型激光晶體后直接透過，不再返 回到倍頻晶體中，從而提高了偏振倍頻光輸出的消光比。但這種方法提高了 消光比的同時，由于倍頻光在兩個面輸出，降低了倍頻光功率。另一種辦法 是在激光晶體與倍頻晶體之間加上對倍頻光高反及對基頻光高透的膜層，阻 止倍頻光往返于激光晶體，從而獲得具有較高消光比的偏振倍頻光輸出。但這種方法因為在激光晶體與倍頻晶體之間插入膜層，增大了腔內損耗，降低效率。其它的方法如中國專利第ZL200520068583.8號所述，在激光晶體和倍 頻晶體之間插入波長相對于倍頻光波長1/2的波片，并且波片光軸方向與激光晶體光軸方向夾角為0/2,其中e為激光晶體光軸與返岡的倍頻光偏振方向的夾角。這種方法雖然可以提高消光比，但因波片與激光晶體角度特殊，加 工裝配不易。還有的方法是直接將激光晶體加工成倍頻光的全波片或半波片, 但這種方法需要很高的加工精度，在工藝上很難實現(xiàn)，并且其相位延遲量隨 溫度變化而變化，導致消光比也隨溫度變化而變化。
發(fā)明內容為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種在較寬溫度范圍內獲得高消光 比偏振倍頻光輸出的腔內倍頻微片激光器。本發(fā)明的一種實現(xiàn)方案 一種腔內倍頻微片激光器，包括泵浦源、準直 透鏡、聚焦透鏡、激光晶體及倍頻晶體，并按通光方向上依次排列，其特征 在于將所述激光晶體粘接一相位補償片，形成一復合激光晶體，該復合激 光晶體相位延遲等效于倍頻光波長的半波片或全波片，且所述復合激光晶體 沿通光方向的前端面鍍有對泵浦光增透而對基頻光和倍頻光高反的膜，倍頻 晶體后端面4度有對基頻光高反及對倍頻光高透的膜；所述激光晶體、相位補 償片、倍頻晶體的光軸與通光方向垂直，且激光晶體與倍頻晶體二者的光軸 成45。夾角；所述的激光晶體與相位補償片的光軸平行或垂直，且激光晶體對 倍頻光的相位延遲角為e！與相位補償片對倍頻光的相位延遲角為92有如下關 系e,+e產(chǎn)K兀，K為整數(shù)。其中，所述復合激光晶體在通光方向上，其中所述相位補償片是在激光 晶體前排列粘接，或者在激光晶體后排列粘接。其中，所述的激光晶體、相位補償片是雙折射晶體，倍頻晶體是n類相 位匹配倍頻晶體。所述的相位補償片進一步為雙折射型激光晶體。本發(fā)明另一種實現(xiàn)方案即在通光方向上，當倍頻晶體排列在復合激光晶體前面，并在倍頻晶體前端面鍍對泵浦光增透，對倍頻光和基頻光高反的 膜，在復合激光晶體后端面鍍對倍頻光高透和對基頻光高反的膜時，只要復合激光晶體滿足以上所述的其它條件時，同樣可實現(xiàn)相同的目的。本發(fā)明采用以上兩種方案，具有如下有益效果由激光晶體和相位補償 片粘接而成的復合激光晶體對于倍頻光為級數(shù)很低的半波片或全波片，并滿 足上述其它條件時，從而實現(xiàn)當從倍頻晶體反向出射的倍頻光往返經(jīng)過復合 激光晶體時，不再發(fā)生退偏現(xiàn)象，并且因級數(shù)低，復合激光晶體相位延遲量 對溫度不敏感，因此能在很寬的溫度范圍內獲得高消光比的偏振倍頻光輸出。
下面參照附圖結合實施例對本發(fā)明作進一 步的說明。圖l為現(xiàn)有常用的腔內倍頻微片激光的結構示意圖。圖2是本發(fā)明的原理圖及實施實例1、 2、 3、 4的結構示意圖。圖3是本發(fā)明實施實例5、 6、 7、 8的結構示意圖。圖4是本發(fā)明的原理圖及實施實例9的結構示意圖。圖5是本發(fā)明實施實例10的結構示意圖。圖6是本發(fā)明另一個實施方案的結構示意圖。
具體實施方式請參閱圖2所示，腔內倍頻微片激光器包括沿通光方向上依次排列的半 導體泵浦激光器l作為泵浦源、激光準直透鏡2、激光聚焦透鏡3、激光晶體 4及倍頻晶體5，并將所述激光晶體4粘接一相位補償片6，形成一復合激光 晶體，該復合激光晶體相位延遲量等效于倍頻光波長的半波片或全波片。具體實施實例1，其中，上述激光晶體4為Nd:YV04晶體、相位補償片 6為YV04晶體、倍頻晶體5為KTP晶體。Nd:YV04晶體4、 YV04晶體6、 KTP晶體5，它們各自的光軸與通光方向垂直，并且N±YV04晶體4與KTP 晶體5 二者的光軸成45°夾角。Nd:YV04晶體4的前端面為鍍膜面S,，鍍上 對泵浦光高透，對基頻光和倍頻光高反的膜，形成前腔鏡，KTP晶體5后端 面為鍍膜面S2，鍍上對基頻光高反對倍頻光高透的膜，形成后腔鏡。Nd:YV04 晶體4和YV04晶體6 二者的光軸相互垂直，并且Nd:YV04晶體4對倍頻光 相位延遲角0,與YV04晶體6對倍頻光的相位延遲角02有如下關系e一e尸K兀，K為整H。具體實施實例2，除將相位補償片6換成Nd:YV04晶體外，其它所有部 件和結構均與具體實施1相同，并且Nd:YV04晶體4和Nd:YV04晶體6 二 者的光軸相互垂直，Nd:YV04晶體4對倍頻光相位延遲角e!與作為相位補償 片的Nd:YVC)4晶體6對倍頻光的相位延遲角92有如下關系e,+e尸K7c, K為整數(shù)。具體實施實例3，除將相位補償片6換成GdV04晶體外，其它所有部件 和結構均與具體實施1相同，并且Nd:YV04晶體4和GdV04晶體6光軸相 互垂直，Nd:YV04晶體4對倍頻光相位延遲角9!與作為相位補償片的GdV04 晶體6對倍頻光的相位延遲角02有如下關系e一efK7t, K為整數(shù)。具體實施實例4，除將相位補償片6換成Nd:GdV04晶體外，其它所有部 件和結構均與具體實施1相同。并且Nd:YV04晶體4和Nd:GdV04晶體6光 軸相互垂直，Nd:YV04晶體4對倍頻光相位延遲角0!與作為相位補償片的 Nd:GdV04晶體6對倍頻光的相位延遲角02有如下關系e,+e產(chǎn)K兀，K為整數(shù)°具體實施實例5,如圖3所示，腔內倍頻微片激光器包括半導體泵浦激 光器l，激光準直透鏡2，激光聚焦透鏡3，激光晶體4為Nd:YV04晶體，相 位補償片6為YV04晶體，倍頻晶體為5KTP晶體。在通光方向上依次排列 著YV04晶體6、 Nd:YV04晶體4、 KTP晶體5，它們各自的光軸與通光方向 垂直，并且Nd:YV04晶體4與KTP晶體5光軸成45°夾角。YV04晶體6的 前端面為鍍膜面Sp鍍上對泵浦光高透，對基頻光和倍頻光高反的膜，形成 前腔鏡，KTP晶體5后端面為鍍膜面S2，鍍上對基頻光高反和對倍頻光高 透的膜，形成后腔4竟。Nd:YV04晶體4和YV04晶體6光軸相互垂直，并且 Nd:YV04晶體4對倍頻光相位延遲角與YV04晶體6對倍頻光的相位延遲角02有如下關系e,+e^K兀，K為整數(shù)。具體實施實例6,將相位補償片6換成Nd:YV04晶體并將Nd:YV04晶體 6前端面作為鍍膜面Sp其它所有部件和結構均與具體實施5均相同。并且， Nd:YV04晶體4和Nd:YV04晶體6光軸相互垂直，Nd:YV04晶體4對倍頻光 相位延遲角e,與作為相位補償片的Nd:YV04晶體6對倍頻光的相位延遲角e2有如下關系e,+e2-K兀，K為整數(shù)。具體實施實例7,將相位補償片6換作GdV04晶體并將GdV04晶體6 前端面作為鍍膜面Sp其它所有部件和結構均與具體實施5均相同，并且， Nd:YV04晶體4和GdV04晶體6光軸相互垂直，Nd:YV04晶體4對倍頻光相 位延遲角e,與作為相位補償片的GdV04晶體6對倍頻光的相位延遲角02有如下關系e^e^K兀，K為整數(shù)。具體實施實例8,將相位補償片6換作Nd:GdV04晶體并將Nd:GdV04 晶體6前端面作為鍍膜面Si鍍，其它所有部件和結構均與具體實施5均相同， 并且，Nd:YV04晶體4和Nd:GdV04晶體6光軸相互垂直，Nd:YV04晶體4 對倍頻光相位延遲角e！與作為相位補償片的Nd:GdV04晶體6對倍頻光的相 位延遲角02有如下關系e,+e尸K兀，K為整數(shù)。 .具體實施實例9，其腔內倍頻微片激光器的各組成部分的排列順序與上 述實施例稍有不同，如圖4所示，.腔內倍頻微片激光器包括半導體泵浦激光 器l、激光準直透鏡2、激光聚焦透鏡3、激光晶體4、相位補償片6及倍頻 晶體5;其中，激光晶體4為Nd:YV04晶體，相位補償片6為負單軸晶體CaC03 晶體，倍頻晶體5為KTP晶體，并在通光方向上依次排列，且它們各自的光 軸與通光方向垂直，并且Nd:YV04晶體4與KTP晶體5 二者的光軸成45°夾 角。Nd:YV04晶體4的前端面作為鍍膜面Si,鍍上對泵浦光高透，對基頻光 和倍頻光高反的膜，形成前腔鏡，KTP晶體5后端面作為鍍膜面S2，鍍上 對基頻光高反對倍頻光高透的膜，形成后腔鏡。Nd:YV04晶體4和CaC03 晶體6光軸平行，并且Nd:YV04晶體4對倍頻光相位延遲角9,與CaC03晶 體6對倍頻光的相位延遲角92有如下關系9!+e產(chǎn)KTi， K為整數(shù)。具體實施實例10,如圖5所示，腔內倍頻微片激光器包括半導體泵浦激 光器l、激光準直透鏡2、激光聚焦透鏡3、激光晶體4、相位補償片6及倍 頻晶體5;激光晶體4為Nd:YV04晶體，相位補償片6為負單軸晶體CaC03 晶體，倍頻晶體5為KTP晶體，并沿通光方向上依次排列，它們各自的光軸 與通光方向垂直，并且Nd:YV04晶體4與KTP晶體5 二者的光軸成45°夾角。 CaC03晶體4的前端面作為鍍膜面S,,鍍上對泵浦光高透，對基頻光和倍頻光高反的膜，形成前腔鏡，KTP晶體5后端面作為鍍膜面S2，鍍上的對基 頻光高反對倍頻光高透的膜，形成后腔鏡。Nd:YV04晶體4和CaC03晶體6 光軸平行，并且Nd:YV04晶體4對倍頻光相位延遲角與CaC03晶體6對 倍頻光的相位延遲角62有如下關系^+e2-K兀，K為整數(shù)。最后再如圖6所示，為本發(fā)明另一種實現(xiàn)方式腔內倍頻^t片激光器組成 結構不變，還是包括半導體泵浦激光器l,激光準直透鏡2，激光聚焦透鏡3， 激光晶體4，相位補償片6，倍頻晶體5。'但在通光方向上，當倍頻晶體5排列 在復合激光晶體前面，且倍頻晶體5前端面為鍍膜面S，，鍍對泵浦光增透，對 倍頻光和基頻光高反的膜，復合激光晶體后端面為鍍膜面S2，鍍上對倍頻光 高透和對基頻光高反的膜，其它條件和上述各實施例相同即可，同樣可實現(xiàn) 相同的發(fā)明目的。本發(fā)明的具體工作原理為當激光晶體4與相位補償片6同為正晶體或 負晶體時，將它們光軸互相垂直并粘接成復合激光晶體。如圖2所示，從倍 頻晶體5反向出射的倍頻光經(jīng)相位補償片6時，因倍頻光線偏振方向與相位 補償片6成45°夾角，倍頻光被分解為垂直于相位補償片6光軸的O光和平 行于相位補償片6光軸的E光，其相位延遲角06=2兀(ne6-n。6) L6/X，其中ne6 為相位J^遲片E光的折射率，nZ為相位補償片O光的折射率，U為相位補 償片的厚度，X為倍頻光波長。接著，倍頻光繼續(xù)入射到激光晶體4，由于激 光晶體4光軸垂直于相位補償片6的光軸，相位補償片6的E分量垂直于激 光晶體4的光軸，入射到激光晶體4時為激光晶體4的0光分量，相位補償 片6的O光分量平行于激光晶體4的光軸，入射到激光晶體4時為激光晶體 4的E光分量，倍頻光在激光晶體4的相位延遲角94=2兀(n。4-ne4 ) L4/入，其 中n/為激光晶體E光折射率，11。4為激光晶體0光折射率，L4為激光晶體的 厚度，X為倍頻光波長。由于相位補償片6與激光晶體4同為正晶體(n。<ne) 或負晶體(n。>ne),因此反向出射的倍頻光在相位補償片6的相位延遲角e6 與在激光晶體4的相位延遲角64方向相反，恰當控制相位補償片6和激光晶體4的厚度，可以使得倍頻光在復合激光晶體的總相位延遲角e=e4+e6=K7i，K為整數(shù)，并且可以很容易將K控制在O、 1、 2等很小的正整數(shù)級別上。當激光晶體與相位補償片其中一片為正晶體另 一片為負晶體時，將它們光軸互相平行并粘接成復合激光晶體。如圖4所示，從倍頻晶體5反向出射 的倍頻光經(jīng)相位補償片6和激光晶體4時，因倍頻光線偏振方向與相位補償 片6和激光晶體4均成45°夾角，倍頻光被分解為垂直于相位補償片6光軸和 激光晶體4光軸的O光和平行于相位補償片6光軸和激光晶體4光軸的E光。 倍頻光在相位補償片6的相位延遲角06=2兀(ne6-n。6) IV入，其中11/為相位補 償片E光折射率，11。6為相位補償片O光折射率，U為相位延遲片的厚度，X 為倍頻光的波長。倍頻光在激光晶體4的相位延遲角94=2兀(ne4-n。4) L4/L 其中n/為激光晶體E光折射率，n 為激光晶體O光折射率，L4.為激光晶體 的厚度，人為倍頻光的波長。由于相位補償片6與激光晶體4一片為正晶體 (n。<ne)另一片負晶體(n。>ne),反向出射的倍頻光在相位補償片6的相位 延遲角06與在激光晶體4的相位延遲角94方向相反，恰當控制相位補償片6 和激光晶體4的厚度,使得倍頻光在復合激光晶體總相位延遲角e=04+e6=K7i， K為整數(shù)，并且可以很容易將K控制在O、 1、 2等很小的正整數(shù)級別上。綜上所述，上述具體實施實例1~10的結構中，由于復合激光晶體對倍頻 光相位延遲等效為半波片或全波片，從II類相位匹配倍頻晶體反向出射的倍 頻光往返于復合激光晶體時，不再對倍頻光產(chǎn)生退偏，因而能獲得高消光比 的偏振輸出倍頻光。以上所列舉的具體實施實例只代表本發(fā)明專利所要求的權利項中的一些本發(fā)明專利保護范圍內。
權利要求
1、一種腔內倍頻微片激光器，包括泵浦源、準直透鏡、聚焦透鏡、激光晶體及倍頻晶體，并按通光方向上依次排列，其特征在于將所述激光晶體粘接一相位補償片，形成一復合激光晶體，該復合激光晶體相位延遲等效于倍頻光波長的半波片或全波片，且所述復合激光晶體沿通光方向的前端面鍍有對泵浦光增透而對基頻光和倍頻光高反的膜，倍頻晶體后端面鍍有對基頻光高反及對倍頻光高透的膜； 所述激光晶體、相位補償片、倍頻晶體的光軸與通光方向垂直，且激光晶體與倍頻晶體二者的光軸成45°夾角；所述的激光晶體與相位補償片的光軸平行或垂直，且激光晶體對倍頻光的相位延遲角為θ1與相位補償片對倍頻光的相位延遲角為θ2有如下關系θ1+θ2＝Kπ，K為整數(shù)。
2、 根據(jù)權利要求l所述的一種腔內倍頻微片激光器，其特征在于所 述復合激光晶體在通光方向上，其中所述相位補償片是在激光晶體前排列粘 接，或者在激光晶體后排列粘接。
3、 根據(jù)權利要求1所述的一種腔內倍頻微片激光器，其特征在于所 述的激光晶體、相位補償片是雙折射晶體，倍頻晶體是II類相位匹配倍頻晶 體。
4、 根據(jù)權利要求3所述的一種腔內倍頻微片激光器，其特征在于所 述的相位補償片進一步為雙折射型激光晶體。
5、 一種腔內倍頻微片激光器，包括泵浦源、準直透鏡、聚焦透鏡、倍 頻晶體及激光晶體，并按通光方向上依次排列，其特征在于將所述激光晶 體粘接一相位補償片，形成一復合激光晶體，該復合激光晶體相位延遲等效 于倍頻光波長的半波片或全波片，且在倍頻晶體前端面鍍對泵浦光增透，對 倍頻光和基頻光高反的膜，在復合激光晶體沿通光方向的后端面鍍對倍頻光 高透和對基頻光高反的膜；所述激光晶體、相位補償片、倍頻晶體的光軸與通光方向垂直，'且激光 晶體與倍頻晶體二者的光軸成45°夾角；所述的激光晶體與相位補償片的光軸平行或垂直，且激光晶體對倍頻光的相位延遲角為et與相位補償片對倍頻光的相位延遲角為62有如下關系e,+efK兀，K為整數(shù)。
6、 根據(jù)權利要求5所述的一種腔內倍頻微片激光器，其特征在于所 述復合激光晶體在通光方向上，其中所述相位補償片是在激光晶體箭排列粘 接，或者在激光晶體后排列粘接。
7、 根據(jù)權利要求5所述的一種腔內倍頻微片激光器，其特征在于所 述的激光晶體、相位補償片是雙折射晶體，倍頻晶體是II類相位匹配倍頻晶 體。
8、 根據(jù)權利要求7所述的一種腔內倍頻微片激光器，其特征在于所 述的相位補償片進一步為雙折射型激光晶體。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種腔內倍頻微片激光器，包括泵浦源、準直透鏡、聚焦透鏡、激光晶體及倍頻晶體，并按通光方向上依次排列，將所述激光晶體粘接一相位補償片，形成一復合激光晶體，該復合激光晶體相位延遲等效于倍頻光波長的半波片或全波片，且所述復合激光晶體及倍頻晶體整體沿通光方向的前后端面鍍膜，激光晶體與相位補償片的光軸平行或垂直，且激光晶體對倍頻光的相位延遲角為θ₁與相位補償片對倍頻光的相位延遲角為θ₂滿足θ₁+θ₂＝Kπ，K為整數(shù)。本發(fā)明的倍頻光在腔內往返于復合激光晶體時不發(fā)生退偏現(xiàn)象，因而可得到具有較高消光比的偏振倍頻光輸出。并且當波片級數(shù)較低時，偏振消光比對溫度變化不敏感。
文檔編號H01S3/00GK101247018SQ200810070590
公開日2008年8月20日 申請日期2008年1月31日 優(yōu)先權日2008年1月31日
發(fā)明者陳建林 申請人:福建華科光電有限公司