專利名稱：激光晶體波導(dǎo)諧振腔、波導(dǎo)腔激光器及二者的制作工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種激光晶體波導(dǎo)諧振腔、波導(dǎo)腔激光器及 二者的制作工藝。
背景技術(shù)：
隨著激光技術(shù)的快速發(fā)展，激光設(shè)備也有了越來越大量的需求。
目前，在高功率激光二極管(Laser Diode, LD)抽運的固態(tài)激光器應(yīng)用中，重點研 究的課題為，如何將高發(fā)散角、非對稱和非衍射極限光耦合到激光介質(zhì)中，從而獲得緊湊、 高效和高光束質(zhì)量的激光源。緊湊、高效和高光束質(zhì)量的激光源具有非常廣泛的應(yīng)用前景。
在對上述課題的研究過程中，得出兩個技術(shù)方向，其中一個為雙包層光纖激光器， 另外一個為而平板波導(dǎo)型激光器。
雙包層光纖的出現(xiàn)無疑是光纖領(lǐng)域的一大突破，它使得高功率的光纖激光器和高 功率的光放大器的制作成為現(xiàn)實。自1988年E Snitzer首次描述包層泵浦光纖激光器以 來，包層泵浦技術(shù)已被廣泛地應(yīng)用到光纖激光器和光纖放大器等領(lǐng)域，成為制作高功率光 纖激光器優(yōu)選途徑。
與雙包層光纖相對比，平板波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢在于(1)與同樣具有光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的 條形二極管激光器可以很好地匹配而不需要額外的光束整形；(2)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)所具有的大數(shù) 值孔徑(NA)，可以很好地約束非衍射極限的光束，因此，只需要簡單的聚焦光學(xué)系統(tǒng)甚至 采用接近式耦合系統(tǒng)而無需任可光學(xué)元件，采用后者的方案可以獲得簡潔而緊湊的激光器 件；C3)平板波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的另一個優(yōu)勢是適合采用單面的大面積冷卻，有利于散熱，而且，一 維的熱梯度還有利于確定雙折射的方向從而避免偏振損失。
當(dāng)前，制作平板波導(dǎo)的方法主要有兩種(1)第一種方法是外延生長技術(shù)，其包括 液相外延技術(shù)、分子束外延技術(shù)和脈沖激光沉淀術(shù)。這種技術(shù)的不足之處在于，制作的波導(dǎo) 層之間實現(xiàn)晶格密接的要求限制了這些技術(shù)的有效應(yīng)用。在第一種方法未能有效地運用情 況下，研究人員開始嘗試第二方法。( 第二種方法是直接鍵合。這是一種基于高質(zhì)量的光 學(xué)拋光而不用膠接的粘合技術(shù)，結(jié)合力完全是靠分子間的范德瓦爾斯力的作用。這種技術(shù) 的不足之處在于，對鍵合材料的熱膨脹系數(shù)有著嚴(yán)格的一致性匹配要求，由不同材料鍵合 形成的平板波導(dǎo)激光器很難工作在大的溫度范圍或高功率激光輸出的條件下。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是，提供一種激光晶體波導(dǎo)諧振腔，該激光晶體波導(dǎo)諧振 腔具有的溫度帶寬較大，能夠更有效地工作在大的溫度范圍條件下，通用性較強。
本發(fā)明解決的另一技術(shù)問題是，還提供一種波導(dǎo)腔激光器。
本發(fā)明解決的又一技術(shù)問題是，還提供一種激光晶體波導(dǎo)諧振腔的制作工藝。
本發(fā)明解決的另一技術(shù)問題是，還提供一種波導(dǎo)腔激光器的制作工藝。
本發(fā)明為解決技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是31)一種激光晶體波導(dǎo)諧振腔，其包括折射率漸變的激光晶體第一基片和第二基片， 泵浦光進入的表面和激光出射的表面；2)折射率漸變的激光晶體第一基片和第二基片的鍵合處的折射率最大，泵浦光進入 的表面和激光出射的表面拋光后鍍上對激光工作波長的高反射介質(zhì)膜。
根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例，所述泵浦光進入的表面還鍍上對泵浦波長的增透介質(zhì) 膜。
根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例，所述泵浦光進入的表面為激光晶體波導(dǎo)諧振腔的端 面，表面或者側(cè)面中之一。
本發(fā)明為解決技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是1)一種波導(dǎo)腔激光器，其包括高功率激光二極管，激光輸出整形透鏡和上述任一項 所述的激光晶體波導(dǎo)諧振腔；2)所述高功率激光二極管與光學(xué)輸入耦合透鏡相對設(shè)置，所述高功率激光二極管輸 出的泵浦光通過光學(xué)輸入耦合透鏡從所述泵浦光進入的表面耦合進入激光晶體波導(dǎo)諧振 腔中，再所述激光出射的表面輸出激光，并經(jīng)過激光輸出整形透鏡整形輸出。
本發(fā)明為解決技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是 一種激光晶體波導(dǎo)諧振腔的制作工藝，其包括1)將折射率漸變的激光晶體基片的一個表面拋光，從拋光面沿其法線方向，激光晶體 基片的折射率漸變；2)將激光晶體基片沿拋光面的法線方向切割成兩片基片，并把兩片基片的拋光面深 化光膠鍵合，得到鍵合好的元件；3)把鍵合好的元件的泵浦光進入的表面拋光，并在泵浦光進入的表面鍍上對激光工 作波長的高反射介質(zhì)膜以形成激光晶體波導(dǎo)諧振腔。
根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例，從拋光面沿其法線方向，所述激光晶體基片的折射率 逐漸減少。
根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例，所述泵浦光進入的表面還鍍上對泵浦波長的增透介質(zhì)膜。
根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例，所述泵浦光進入的表面為激光晶體波導(dǎo)諧振腔的端 面，表面或者側(cè)面中之一。
本發(fā)明為解決技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是 一種波導(dǎo)腔激光器的制作工藝，其包括1)上述激光晶體波導(dǎo)諧振腔的制作工藝任一項所述的步驟；2)在激光晶體波導(dǎo)諧振腔的泵浦光進入的表面前設(shè)置光學(xué)輸入耦合透鏡；3)在光學(xué)輸入耦合透鏡非激光晶體波導(dǎo)諧振腔的一端，設(shè)置LD；4)在激光晶體波導(dǎo)諧振腔的激光出射的表面前設(shè)置激光輸出整形透鏡。
本發(fā)明采用折射率漸變的基質(zhì)晶體作為波導(dǎo)材料，其熱膨脹系數(shù)滿足嚴(yán)格的一致 性匹配要求，具有的溫度帶寬較大，能夠更有效地工作在大的溫度范圍條件下，通用性較 強，使得大規(guī)模推廣運用。


圖1是本發(fā)明激光晶體波導(dǎo)諧振腔一較佳實施例的剖面示意圖。
圖2是本發(fā)明激光晶體波導(dǎo)諧振腔制作工藝一較佳實施例的流程示意圖。
圖3是圖2所述激光晶體波導(dǎo)諧振腔制作過程的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本發(fā)明波導(dǎo)腔激光器第一較佳實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是本發(fā)明波導(dǎo)腔激光器第二較佳實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是本發(fā)明波導(dǎo)腔激光器第三較佳實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7是本發(fā)明波導(dǎo)腔激光器制作工藝一較佳實施例的流程示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細(xì)說明。
請參閱圖1，其是本發(fā)明激光晶體波導(dǎo)諧振腔一較佳實施例的剖面示意圖。
一種激光晶體波導(dǎo)諧振腔，其包括折射率漸變的激光晶體第一基片IOlA和第二 基片101B、端面S2和S3。其中，第一基片IOlA和第二基片IOlB的鍵合處的折射率最大。 第一基片IOlA和第二基片IOlB的鍵合處，分別對應(yīng)第一基片IOlA的第一拋光面A，對應(yīng)第 二基片IOlB的第二拋光面B。在端面S2、S3拋光后鍍上對激光工作波長的高反射介質(zhì)膜。 較優(yōu)地，在端面S2上還可以進一步鍍上對泵浦波長的增透介質(zhì)膜。
在上述實施例中，端面S2和S3對應(yīng)端面泵浦耦合的形式。當(dāng)對應(yīng)表面泵浦或側(cè)面 泵浦的形式，激光晶體波導(dǎo)諧振腔對應(yīng)泵浦進入的面，需要拋光并鍍泵浦光波長的增透膜。
請參閱圖2，其是本發(fā)明激光晶體波導(dǎo)諧振腔的制作工藝一較佳實施例的流程示 意圖。
一種激光晶體波導(dǎo)諧振腔的制作工藝，其包括以下步驟1)步驟S11、將折射率漸變的激光晶體基片的一個表面拋光，從拋光面沿其法線方 向，激光晶體基片的折射率漸變；在本步驟中，對激光晶體基片的一個表面進行拋光，如圖 3(a)所示，得到拋光面Si。拋光面Sl上的虛線表示法線，該法線方向為垂直于所述拋光面 Si。依照法線的劃分，拋光面Sl分為第一拋光面A和第二拋光面B。沿著法線方向，激光晶 體基片的折射率逐漸減少。圖3(a)中直角坐標(biāo)系x-n表明激光晶體基片的折射率沿著法 線方向逐漸減少；2)步驟S12、將激光晶體基片沿拋光面的法線方向切割成兩片基片，并把兩片基片的 拋光面深化光膠鍵合，得到鍵合好的元件；在本步驟中，利用切割設(shè)備，比如激光切割機對 激光晶體基片進行切割。如圖3(a)和圖3(b)所示，沿拋光面Sl的法線方向，將激光晶體基 片切割成第一基片IOlA和第二基片101B，第一基片IOlA對應(yīng)的拋光面為第一拋光面A，第 二基片IOlB對應(yīng)的拋光面為第二拋光面B。再把第一、第二基片101A、IOlB分別對應(yīng)的第 一、第二拋光面A、B深化光膠鍵合。圖3(b)中直角坐標(biāo)系x-n表明由第一、第二基片101A、 IOlB鍵合好的元件的折射率由外向內(nèi)逐漸增加；3)步驟S13、把鍵合好的元件的端面拋光，并在端面鍍上對激光工作波長的高反射介 質(zhì)膜以形成激光晶體波導(dǎo)諧振腔；如圖3(c)所示，把鍵合好的元件的端面S2、S3拋光，并在 端面S2、S3鍍上對激光工作波長的高反射介質(zhì)膜，以形成激光晶體波導(dǎo)諧振腔。較優(yōu)地，在 端面S2上還可以進一步鍍上對泵浦波長的增透介質(zhì)膜。
除了上述一種激光晶體波導(dǎo)諧振腔制作工藝的實施例外，本發(fā)明還提供另一種激 光晶體波導(dǎo)諧振腔制作工藝的實施例，其與第一種實施例的區(qū)別之處在于步驟S2 將兩片 基片中一片更換為比拋光面折射低的同基質(zhì)晶體，把未更換的一基片沿著拋光面與該同基 質(zhì)晶體深化光膠鍵合，得到鍵合好的元件。
與現(xiàn)有技術(shù)相對比，本發(fā)明提供的一種激光晶體波導(dǎo)諧振腔及其制作工藝，采用 折射率漸變的基質(zhì)晶體為波導(dǎo)材料，其熱膨脹系數(shù)滿足嚴(yán)格的一致性匹配要求，具有的溫 度帶寬較大，能夠更有效地工作在大的溫度范圍條件下，通用性較強。
請參閱圖4，其是本發(fā)明波導(dǎo)腔激光器第一較佳實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
一種波導(dǎo)腔激光器，其包括高功率激光二極管(LD) 1，光學(xué)輸入耦合透鏡2，激 光晶體波導(dǎo)諧振腔3和激光輸出整形透鏡4。其中，激光晶體波導(dǎo)諧振腔3包括兩個端面 S2、S3。在端面S2、S3鍍上對激光工作波長的高反射介質(zhì)膜。較優(yōu)地，在端面S2上還可以 進一步鍍上對泵浦波長的增透介質(zhì)膜。此外，激光晶體波導(dǎo)諧振腔3由折射率漸變的兩個 激光晶體基片鍵合而成，且鍵合處的折射率最大。
LDl與光學(xué)輸入耦合透鏡2相對設(shè)置，LDl輸出的泵浦光通過光學(xué)輸入耦合透鏡2 從激光晶體波導(dǎo)諧振腔3的端面S2耦合進入激光晶體波導(dǎo)諧振腔3中，再從激光晶體波導(dǎo) 諧振腔3的端面S3輸出激光，并經(jīng)過激光輸出整形透鏡4整形輸出。
本實例采用的是端面泵浦耦合的形式。
請參閱圖5，其是本發(fā)明波導(dǎo)腔激光器第二較佳實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
與本發(fā)明波導(dǎo)腔激光器第一較佳實施例相比較，其區(qū)別點在于第二較佳實施例 中，采用表面泵浦的形式，可以大面積的泵浦，減少耦合要求，這種泵浦結(jié)構(gòu)中，激光晶體波 導(dǎo)諧振腔3的表面S4需要拋光并鍍上泵浦光波長的增透膜。
請參閱圖6，其是本發(fā)明波導(dǎo)腔激光器第三較佳實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
與本發(fā)明波導(dǎo)腔激光器第一較佳實施例相比較，其區(qū)別點在于第三較佳實施例 中，采用側(cè)面泵浦的形式，在側(cè)面泵浦的結(jié)構(gòu)中，激光晶體波導(dǎo)諧振腔3的側(cè)面S4需要拋光 并鍍上泵浦光波長的增透膜。
請參閱圖7，其是本發(fā)明波導(dǎo)腔激光器制作工藝一較佳實施例的流程示意圖。
一種波導(dǎo)腔激光器制作工藝，其包括以下步驟1)步驟S101、制作激光晶體波導(dǎo)諧振腔；本步驟為前述的本發(fā)明提供的一種激光晶 體波導(dǎo)諧振腔制作工藝；2)步驟S102、在激光晶體波導(dǎo)諧振腔的泵浦光進入的表面前設(shè)置光學(xué)輸入耦合透鏡；3)步驟S103、在光學(xué)輸入耦合透鏡非激光晶體波導(dǎo)諧振腔的一端，設(shè)置LD；4)步驟S104、在激光晶體波導(dǎo)諧振腔的激光出射的表面前設(shè)置激光輸出整形透鏡。
與現(xiàn)有技術(shù)相對比，本發(fā)明提供的一種波導(dǎo)腔激光器及其制作工藝，采用折射率 漸變的基質(zhì)晶體作為波導(dǎo)材料，其熱膨脹系數(shù)滿足嚴(yán)格的一致性匹配要求，具有的溫度帶 寬較大，能夠更有效地工作在大的溫度范圍條件下，通用性較強，使得大規(guī)模推廣運用。
在上述實施例中，僅對本發(fā)明進行了示范性描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀本 專利申請后可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下對本發(fā)明進行各種修改。
權(quán)利要求
1.一種激光晶體波導(dǎo)諧振腔，其特征在于，所述激光晶體波導(dǎo)諧振腔包括折射率漸 變的激光晶體第一基片和第二基片，泵浦光進入的表面和激光出射的表面；折射率漸變的激光晶體第一基片和第二基片的鍵合處的折射率最大，泵浦光進入的表 面和激光出射的表面拋光后鍍上對激光工作波長的高反射介質(zhì)膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光晶體波導(dǎo)諧振腔，其特征在于，所述泵浦光進入的表面 還鍍上對泵浦波長的增透介質(zhì)膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光晶體波導(dǎo)諧振腔，其特征在于，所述泵浦光進入的表面 為激光晶體波導(dǎo)諧振腔的端面，表面或者側(cè)面中之一。
4.一種波導(dǎo)腔激光器，其特征在于，所述波導(dǎo)腔激光器包括高功率激光二極管，激光 輸出整形透鏡和權(quán)利要求1至3任一項所述的激光晶體波導(dǎo)諧振腔；所述高功率激光二極管與光學(xué)輸入耦合透鏡相對設(shè)置，所述高功率激光二極管輸出的 泵浦光通過光學(xué)輸入耦合透鏡從所述泵浦光進入的表面耦合進入激光晶體波導(dǎo)諧振腔中， 再所述激光出射的表面輸出激光，并經(jīng)過激光輸出整形透鏡整形輸出。
5.一種激光晶體波導(dǎo)諧振腔的制作工藝，其特征在于，包括1)將折射率漸變的激光晶體基片的一個表面拋光，從拋光面沿其法線方向，激光晶 體基片的折射率漸變；2)將激光晶體基片沿拋光面的法線方向切割成兩片基片，并把兩片基片的拋光面 深化光膠鍵合，得到鍵合好的元件；3)把鍵合好的元件的泵浦光進入的表面拋光，并在泵浦光進入的表面鍍上對激光 工作波長的高反射介質(zhì)膜以形成激光晶體波導(dǎo)諧振腔。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的激光晶體波導(dǎo)諧振腔的制作工藝，其特征在于，從拋光面沿 其法線方向，所述激光晶體基片的折射率逐漸減少。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的激光晶體波導(dǎo)諧振腔的制作工藝，其特征在于，所述泵浦光 進入的表面還鍍上對泵浦波長的增透介質(zhì)膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的激光晶體波導(dǎo)諧振腔，其特征在于，所述泵浦光進入的表面 為激光晶體波導(dǎo)諧振腔的端面，表面或者側(cè)面中之一。
9.一種波導(dǎo)腔激光器的制作工藝，其特征在于，包括1)權(quán)利要求5至8的任一項所述的步驟；2)在激光晶體波導(dǎo)諧振腔的泵浦光進入的表面前設(shè)置光學(xué)輸入耦合透鏡；3)在光學(xué)輸入耦合透鏡非激光晶體波導(dǎo)諧振腔的一端，設(shè)置LD ；4)在激光晶體波導(dǎo)諧振腔的激光出射的表面前設(shè)置激光輸出整形透鏡。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種激光晶體波導(dǎo)諧振腔，其包括折射率漸變的激光晶體第一基片和第二基片，泵浦光進入的表面和激光出射的表面；第一基片和第二基片的鍵合處的折射率最大，泵浦光進入的表面和激光出射的表面拋光后鍍上對激光工作波長的高反射介質(zhì)膜。本發(fā)明還提供一種激光晶體波導(dǎo)諧振腔的制作工藝、波導(dǎo)腔激光器及其制作工藝。本發(fā)明采用折射率漸變的基質(zhì)晶體作為波導(dǎo)材料，使得激光晶體波導(dǎo)諧振腔具有的溫度帶寬較大，能夠更有效地工作在大的溫度范圍條件下，通用性較強。
文檔編號H01S3/00GK102044825SQ20101057260
公開日2011年5月4日 申請日期2010年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月3日
發(fā)明者任策, 盧秀愛, 吳礪 申請人:福州高意通訊有限公司