一種基于激光晶體、倍頻晶體和自倍頻晶體的紅綠光激光器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于激光晶體、倍頻晶體和自倍頻晶體的紅綠光激光器，包括雙波長泵浦源、聚焦透鏡、激光晶體、倍頻晶體和自倍頻激光晶體，沿光路依次排列；在所述激光晶體、倍頻晶體和自倍頻激光晶體的通光面鍍有介質(zhì)膜，所述激光晶體、倍頻晶體、自倍頻激光晶體依次依通光面結(jié)合在一起；其中，所述激光晶體是釹摻雜釩酸釔晶體；所述倍頻晶體是磷酸鈦氧鉀晶體；所述自倍頻激光晶體為釹摻雜硼酸鈣氧釔或釹摻雜硼酸鈣氧釓，所述自倍頻激光晶體按通光方向切割，切割方向為產(chǎn)生自530nm或545nm激光的自倍頻方向。本發(fā)明是雙波長泵浦源、激光晶體、倍頻晶體和自倍頻激光晶體，采用膠合技術(shù)，結(jié)構(gòu)緊湊，穩(wěn)定性好，在一套光路中，紅色激光和綠色激光分別輸出，互不干擾，切換方便。
【專利說明】一種基于激光晶體、倍頻晶體和自倍頻晶體的紅綠光激光器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于激光【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種基于激光晶體、倍頻晶體和自倍頻晶體的紅綠光激光器。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，干涉彩虹全息、精細(xì)激光光譜、差分吸收激光雷達(dá)(DIAL)、激光醫(yī)學(xué)、激光顯示等越來越多的領(lǐng)域都表現(xiàn)出了對雙波長激光器的需求，全固態(tài)雙波長激光器由于它具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、功率高、而且覆蓋的波段也尤為重要等優(yōu)點，使得全固態(tài)雙波長激光器在某些應(yīng)用領(lǐng)域中比傳統(tǒng)的雙波長激光器更有優(yōu)勢，因此，全固態(tài)雙波長激光器近年來已經(jīng)成為國際上一個熱門的研究課題。671nm紅光與532nm(或545nm)綠光激光是可見光激光中的兩種重要波段，它們在醫(yī)療、顯示以及科研領(lǐng)域中的應(yīng)用有許多交叉的地方，因此開展全固態(tài)671nm紅光與532nm (或545nm)綠光雙波長輸出激光器的研究具有非常重要的意義。目前常見的雙波長激光器絕大多數(shù)為基頻光和其倍頻光同時輸出，未能同時覆蓋671nm紅光與532nm(或545nm)綠光兩個波段?；蛘呤抢脙商坠饴穼?71nm紅光與532nm(或545nm)綠光激光分別倍頻或和頻輸出，缺點是器件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不緊湊。
[0003]本發(fā)明圍繞671nm紅光與532nm(或545nm)綠光雙波長全固態(tài)激光器開展了理論分析和應(yīng)用研究，設(shè)計了實現(xiàn)紅綠雙波長激光器的方案。本設(shè)計提出的紅綠光雙波長激光器系統(tǒng)，采用雙激光二極管作為泵浦光源，兩個波長的激光二極管分別控制，分別發(fā)出兩種泵浦光，利用晶體器件的吸收譜的選擇性，使得紅綠兩種激光可以使用一套光路切換輸出，簡化了結(jié)構(gòu)，設(shè)計簡捷可靠，在雙色光激光指示方面具有良好的市場應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對目前紅綠色激光的不足和重要需求，提供一種基于激光晶體、倍頻晶體和自倍頻晶體的紅綠光激光器。
[0005]術(shù)語說明:
[0006]1、LD，半導(dǎo)體激光器的簡稱；
[0007]2、Nd: YC0B，釹摻雜硼酸鈣氧釔的通用簡稱；
[0008]3、Nd:GdC0B，釹摻雜硼酸鈣氧釓的通用簡稱；
[0009]4、Nd: YV04，釹摻雜釩酸釔的通用簡稱；
[0010]5、KTP,磷酸鈦氧鉀的通用簡稱；
[0011]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0012]一種基于激光晶體、倍頻晶體和自倍頻晶體的紅綠光激光器，包括雙波長泵浦源、聚焦透鏡、激光晶體、倍頻晶體和自倍頻激光晶體，沿光路依次排列；在所述激光晶體、倍頻晶體和自倍頻激光晶體的通光面鍍有介質(zhì)膜，所述激光晶體、倍頻晶體、自倍頻激光晶體依次依通光面結(jié)合在一起；其中，[0013]所述激光晶體是釹摻雜鑰;酸乾晶體(Nd:YV04)；
[0014]所述倍頻晶體是磷酸鈦氧鉀晶體(KTP)；
[0015]所述自倍頻激光晶體為釹摻雜硼酸鈣氧釔(Nd:YC0B)或釹摻雜硼酸鈣氧釓(Nd: GdCOB)，所述自倍頻激光晶體按通光方向切割，切割方向為產(chǎn)生自530nm或545nm激光的自倍頻方向。通過上述激光晶體、倍頻晶體、自倍頻激光晶體實現(xiàn)67Inm和530nm(或545nm)的紅綠激光切換輸出。
[0016]根據(jù)本發(fā)明，所述雙波長泵浦源為產(chǎn)生796nm和808nm激光的半導(dǎo)體激光器(LD)。
[0017]根據(jù)本發(fā)明，所述激光晶體Nd:YV04晶體的切割方向為沿晶體結(jié)晶學(xué)主軸a方向，通光方向長度為0.1-1Omm ;優(yōu)選長度為2_8mm,進(jìn)一步優(yōu)選長度為4_6mm。
[0018]根據(jù)本發(fā)明，所述激光晶體Nd:YV04的釹離子摻雜濃度為0.l-3at% ;優(yōu)選的釹離子慘雜濃度為0.2_2at%。
[0019]根據(jù)本發(fā)明，所述倍頻晶體KTP晶體的切割方向為1342nm倍頻產(chǎn)生671nm激光的方向，通光方向長度為0.1-1Omm ;優(yōu)選長度為2_8mm,進(jìn)一步優(yōu)選長度為4_6mm。
[0020]根據(jù)本發(fā)明，所述自倍頻激光晶體Nd = YCOB或Nd = GdCOB的釹離子摻雜濃度為
0.1-30at% ;優(yōu)選的欽尚子慘雜濃度為8_15at%。
[0021]根據(jù)本發(fā)明，所述自倍頻激光晶體為圓柱形或者長方體；通光方向長度為
0.l-20mm ;優(yōu)選長度為1-1Omm,進(jìn)一步優(yōu)選長度為4_8mm。
[0022]根據(jù)本發(fā)明，所述激光晶體、倍頻晶體、自倍頻激光晶體依次膠合。所述的膠合方法采用現(xiàn)有技術(shù)即可；優(yōu)選的，可將紫外光膠均勻覆蓋在膠合面上，將激光晶體與自倍頻激光晶體的膠合面貼合后，用紫外光照射固化。
[0023]根據(jù)本發(fā)明，所述聚焦透鏡的焦距長為Imm?100mm，優(yōu)選的焦距長為5?30mm。
[0024]根據(jù)本發(fā)明，所述激光晶體靠近半導(dǎo)體激光器的通光面鍍以對1060?llOOnm、1342nm、530?545nm以及671nm光高反射的介質(zhì)膜和對790?815nm光高透射的介質(zhì)膜。
[0025]根據(jù)本發(fā)明，所述自倍頻激光晶體遠(yuǎn)離倍頻晶體的通光面鍍以對1060?llOOnm、1342nm高反射的介質(zhì)膜和530?545nm、671nm的高透過的介質(zhì)膜。
[0026]本發(fā)明在應(yīng)用時，具有以下優(yōu)勢:
[0027]本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊。核心是雙波長泵浦源、激光晶體、倍頻晶體和自倍頻激光晶體，采用膠合技術(shù)，結(jié)構(gòu)緊湊，穩(wěn)定性好，在一套光路中，紅色激光和綠色激光分別輸出，互不干擾，切換方便。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明所述紅綠光激光器的示意圖。
[0029]在圖1中:1.雙波長泵浦源，2.聚焦透鏡，3.激光晶體，4.倍頻晶體，5.自倍頻激光晶體，6.67Inm紅色激光，7.530nm(或545nm)綠色激光。
【具體實施方式】
[0030]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步描述，但不限于此。
[0031]為了說明更簡潔實施例中采用以下方式對通光面進(jìn)行說明:自倍頻激光晶體靠近LD的通光面稱為前表面，遠(yuǎn)離LD的通光面為后表面。激光晶體靠近自倍頻激光晶體的通光面為前表面，遠(yuǎn)離LD的通光面為后表面。
[0032]實施例1:
[0033]一種基于激光晶體、倍頻晶體和自倍頻晶體的紅綠光激光器，包括雙波長泵浦源
1、聚焦透鏡2、激光晶體3、倍頻晶體4和自倍頻激光晶體5，沿光路依次排列。所述激光晶體、倍頻晶體、自倍頻激光晶體依次膠合。所述的膠合方法采用現(xiàn)有技術(shù)即可；可將紫外光膠均勻覆蓋在膠合面上，將激光晶體與自倍頻激光晶體的膠合面貼合后，用紫外光照射固化。
[0034]如圖1所示。
[0035]雙波長泵浦源I為產(chǎn)生796nm和808nm激光的半導(dǎo)體激光器(LD)放置于聚焦透鏡2的焦距上，聚焦透鏡2的聚焦長度為5mm，激光晶體3放置于聚焦透鏡2的焦距上。
[0036]所述激光晶體3是釹摻雜釩酸釔晶體(Nd: YV04 )；所述激光晶體Nd: YV04晶體的切割方向為沿晶體結(jié)晶學(xué)主軸a方向，通光方向長度為2mm;所述激光晶體Nd:YV04的釹離子摻雜濃度為lat% ;所述激光晶體靠近半導(dǎo)體激光器的通光面鍍以對1060?llOOnm、1342nm、530?545nm以及671nm光高反射的介質(zhì)膜和對790?815nm光高透射的介質(zhì)膜。
[0037]所述倍頻晶體是磷酸鈦氧鉀晶體(KTP);所述倍頻晶體KTP晶體的切割方向為1342nm倍頻產(chǎn)生671nm激光的方向，通光方向長度為5mm。
[0038]所述自倍頻激光晶體為釹摻雜硼酸鈣氧釔(Nd:YC0B)，所述自倍頻激光晶體按通光方向切割，切割方向為產(chǎn)生自530nm或545nm激光的自倍頻方向。所述釹離子摻雜濃度為8at%，所述自倍頻激光晶體按通光方向切割，切割方向即為通光方向，所述自倍頻激光晶體為圓柱形，通光方向長度為5mm,切割方向為自倍頻產(chǎn)生530nm(或545nm)激光的相位匹配方向，自倍頻激光晶體后表面介質(zhì)膜為對1060?1100nm、1342nm高反射的介質(zhì)膜和530?545nm、671nm的高透過的介質(zhì)膜。
[0039]當(dāng)泵浦源發(fā)射808nm激光時，經(jīng)激光晶體和倍頻晶體作用產(chǎn)生671nm紅光輸出。
[0040]當(dāng)泵浦源發(fā)射796nm激光時，經(jīng)自倍頻激光晶體作用產(chǎn)生530nm(或545nm)綠光輸出。
[0041]實施例2:
[0042]一種基于激光晶體、倍頻晶體和自倍頻晶體的紅綠光激光器，包括雙波長泵浦源
1、聚焦透鏡2、激光晶體3、倍頻晶體4和自倍頻激光晶體5，沿光路依次排列。
[0043]如圖1所示。
[0044]雙波長泵浦源I為產(chǎn)生796nm和808nm激光的半導(dǎo)體激光器(LD)放置于聚焦透鏡2的焦距上，聚焦透鏡2的聚焦長度為5mm，激光晶體3放置于聚焦透鏡2的焦距上。
[0045]所述激光晶體3是釹摻雜釩酸釔晶體(Nd: YV04 )；所述激光晶體Nd: YV04晶體的切割方向為沿晶體結(jié)晶學(xué)主軸a方向，通光方向長度為2mm;所述激光晶體Nd:YV04的釹離子摻雜濃度為lat% ;所述激光晶體靠近半導(dǎo)體激光器的通光面鍍以對1060?llOOnm、1342nm、530?545nm以及671nm光高反射的介質(zhì)膜和對790?815nm光高透射的介質(zhì)膜。
[0046]所述倍頻晶體4是磷酸鈦氧鉀晶體(KTP );所述倍頻晶體KTP晶體的切割方向為1342nm倍頻產(chǎn)生671nm激光的方向，通光方向長度為5mm。
[0047]所述自倍頻激光晶體為釹摻雜硼酸鈣氧釓(Nd:GdCOB)，所述自倍頻激光晶體按通光方向切割，切割方向為產(chǎn)生自530nm或545nm激光的自倍頻方向。所述釹離子摻雜濃度為8at%，所述自倍頻激光晶體按通光方向切割，切割方向即為通光方向，所述自倍頻激光晶體為長方體，通光方向長度為5_，切割方向為自倍頻產(chǎn)生530nm(或545nm)激光的相位匹配方向，自倍頻激光晶體后表面介質(zhì)膜為對1060?1100nm、1342nm高反射的介質(zhì)膜和530?545nm、671nm的高透過的介質(zhì)膜。
[0048]當(dāng)泵浦源發(fā)射808nm激光時，經(jīng)激光晶體和倍頻晶體作用產(chǎn)生671nm紅光輸出。
[0049]當(dāng)泵浦源發(fā)射796nm激光時，經(jīng)自倍頻激光晶體作用產(chǎn)生530nm(或545nm)綠光輸出。
[0050]實施例3:
[0051]一種基于激光晶體、倍頻晶體和自倍頻晶體的紅綠光激光器，包括雙波長泵浦源
1、聚焦透鏡2、激光晶體3、倍頻晶體4和自倍頻激光晶體5，沿光路依次排列。
[0052]如圖1所示。
[0053]雙波長泵浦源I為產(chǎn)生796nm和808nm激光的半導(dǎo)體激光器(LD)放置于聚焦透鏡2的焦距上，聚焦透鏡2的聚焦長度為5mm，激光晶體3放置于聚焦透鏡2的焦距上。
[0054]所述激光晶體3是釹摻雜釩酸釔晶體(Nd: YV04 )；所述激光晶體Nd: YV04晶體的切割方向為沿晶體結(jié)晶學(xué)主軸a方向，通光方向長度為Imm;所述激光晶體Nd:YV04的釹離子摻雜濃度為2at% ;所述激光晶體靠近半導(dǎo)體激光器的通光面鍍以對1060?llOOnm、1342nm、530?545nm以及671nm光高反射的介質(zhì)膜和對790?815nm光高透射的介質(zhì)膜。
[0055]所述倍頻晶體4是磷酸鈦氧鉀晶體(KTP );所述倍頻晶體KTP晶體的切割方向為1342nm倍頻產(chǎn)生671nm激光的方向，通光方向長度為5mm。
[0056]所述自倍頻激光晶體5為為釹摻雜硼酸鈣氧釔(Nd:YC0B)，所述自倍頻激光晶體按通光方向切割，切割方向為產(chǎn)生自530nm或545nm激光的自倍頻方向。所述釹離子摻雜濃度為20at%，所述自倍頻激光晶體按通光方向切割，切割方向即為通光方向，所述自倍頻激光晶體為長方體，通光方向長度為2_，切割方向為自倍頻產(chǎn)生530nm(或545nm)激光的相位匹配方向，自倍頻激光晶體后表面介質(zhì)膜為對1060?llOOnm、1342nm高反射的介質(zhì)膜和530?545nm、671nm的高透過的介質(zhì)膜。
[0057]當(dāng)泵浦源發(fā)射808nm激光時，經(jīng)激光晶體和倍頻晶體作用產(chǎn)生671nm紅光輸出。
[0058]當(dāng)泵浦源發(fā)射796nm激光時，經(jīng)自倍頻激光晶體作用產(chǎn)生530nm(或545nm)綠光輸出。
[0059]實施例4:
[0060]一種基于激光晶體、倍頻晶體和自倍頻晶體的紅綠光激光器，包括雙波長泵浦源
1、聚焦透鏡2、激光晶體3、倍頻晶體4和自倍頻激光晶體5，沿光路依次排列。
[0061]如圖1所示。
[0062]雙波長泵浦源I為產(chǎn)生796nm和808nm激光的半導(dǎo)體激光器(LD)放置于聚焦透鏡2的焦距上，聚焦透鏡2的聚焦長度為5mm，激光晶體3放置于聚焦透鏡2的焦距上。
[0063]所述激光晶體3是釹摻雜釩酸釔晶體(Nd: YV04 )；所述激光晶體Nd: YV04晶體的切割方向為沿晶體結(jié)晶學(xué)主軸a方向，通光方向長度為2mm;所述激光晶體Nd:YV04的釹離子摻雜濃度為lat% ;所述激光晶體靠近半導(dǎo)體激光器的通光面鍍以對1060?llOOnm、1342nm、530?545nm以及671nm光高反射的介質(zhì)膜和對790?815nm光高透射的介質(zhì)膜。
[0064]所述倍頻晶體4是磷酸鈦氧鉀晶體(KTP );所述倍頻晶體KTP晶體的切割方向為1342nm倍頻產(chǎn)生671nm激光的方向，通光方向長度為5mm。
[0065]所述自倍頻激光晶體為釹摻雜硼酸鈣氧釓(Nd:GdCOB)，所述自倍頻激光晶體按通光方向切割，切割方向為產(chǎn)生自530nm或545nm激光的自倍頻方向。所述釹離子摻雜濃度為5at%，所述自倍頻激光晶體按通光方向切割，切割方向即為通光方向，所述自倍頻激光晶體為長方體，通光方向長度為8mm，切割方向為自倍頻產(chǎn)生530nm(或545nm)激光的相位匹配方向，自倍頻激光晶體后表面介質(zhì)膜為對1060?1100nm、1342nm高反射的介質(zhì)膜和530?545nm、671nm的高透過的介質(zhì)膜。
[0066]當(dāng)泵浦源發(fā)射808nm激光時，經(jīng)激光晶體和倍頻晶體作用產(chǎn)生671nm紅光輸出。
[0067]當(dāng)泵浦源發(fā)射796nm激光時，經(jīng)自倍頻激光晶體作用產(chǎn)生530nm(或545nm)綠光輸出。
【權(quán)利要求】
1.一種基于激光晶體、倍頻晶體和自倍頻晶體的紅綠光激光器，其特征在于，該激光器包括雙波長泵浦源、聚焦透鏡、激光晶體、倍頻晶體和自倍頻激光晶體，沿光路依次排列；在所述激光晶體、倍頻晶體和自倍頻激光晶體的通光面鍍有介質(zhì)膜，所述激光晶體、倍頻晶體、自倍頻激光晶體依次依通光面結(jié)合在一起；其中， 所述激光晶體是釹摻雜銀酸乾晶體(Nd: YV04 ); 所述倍頻晶體是磷酸鈦氧鉀晶體(KTP)； 所述自倍頻激光晶體為釹摻雜硼酸鈣氧釔(NchYCOB)或釹摻雜硼酸鈣氧釓(Nd: GdCOB)，所述自倍頻激光晶體按通光方向切割，切割方向為產(chǎn)生自530nm或545nm激光的自倍頻方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于激光晶體、倍頻晶體和自倍頻晶體的紅綠光激光器，其特征在于，所述雙波長泵浦源為產(chǎn)生796nm和808nm激光的半導(dǎo)體激光器(LD);所述聚焦透鏡的焦距長為Imm?100mm,優(yōu)選的焦距長為5?30mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于激光晶體、倍頻晶體和自倍頻晶體的紅綠光激光器，其特征在于，所述激光晶體Nd:YV04晶體的切割方向為沿晶體結(jié)晶學(xué)主軸a方向，通光方向長度為0.1-1Omm ;優(yōu)選長度為2_8mm,進(jìn)一步優(yōu)選長度為4_6mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于激光晶體、倍頻晶體和自倍頻晶體的紅綠光激光器，其特征在于，所述激光晶體Nd:YV04的釹離子摻雜濃度為0.l-3at% ;優(yōu)選的釹離子摻雜濃度為0.2-2at%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于激光晶體、倍頻晶體和自倍頻晶體的紅綠光激光器，其特征在于，所述倍頻晶體KTP晶體的切割方向為1342nm倍頻產(chǎn)生67 Inm激光的方向，通光方向長度為0.1-1Omm ;優(yōu)選長度為2_8mm,進(jìn)一步優(yōu)選長度為4_6mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于激光晶體、倍頻晶體和自倍頻晶體的紅綠光激光器，其特征在于，所述自倍頻激光晶體Nd = YCOB或Nd = GdCOB的釹離子摻雜濃度為0.1-30at% ;優(yōu)選的欽尚子慘雜濃度為8_15at%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于激光晶體、倍頻晶體和自倍頻晶體的紅綠光激光器，其特征在于，所述自倍頻激光晶體為圓柱形或者長方體；通光方向長度為0.l-20mm ;優(yōu)選長度為1-1Omm,進(jìn)一步優(yōu)選長度為4-8mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于激光晶體、倍頻晶體和自倍頻晶體的紅綠光激光器，其特征在于，所述激光晶體、倍頻晶體、自倍頻激光晶體依次膠合。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于激光晶體、倍頻晶體和自倍頻晶體的紅綠光激光器，其特征在于，所述激光晶體靠近半導(dǎo)體激光器的通光面鍍以對1060?llOOnm、1342nm、530?545nm以及671nm光高反射的介質(zhì)膜和對790?815nm光高透射的介質(zhì)膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于激光晶體、倍頻晶體和自倍頻晶體的紅綠光激光器，其特征在于，所述自倍頻激光晶體遠(yuǎn)離倍頻晶體的通光面鍍以對1060?llOOnm、1342nm高反射的介質(zhì)膜和530?545nm、671nm的高透過的介質(zhì)膜。
【文檔編號】H01S3/0941GK103762491SQ201410003068
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月4日
【發(fā)明者】馬長勤, 于浩海, 韓學(xué)坤, 張懷金, 王繼揚, 路慶明, 嚴(yán)冬 申請人:青島鐳視光電科技有限公司, 山東大學(xué)