一种小型化绿光激光器的制作方法

1.本实用新型涉及激光器领域，尤其涉及一种基于ppln(周期性极化铌酸锂)晶体的腔内倍频小型化绿光激光器。


背景技术：

2.固体激光器因其体积小、使用方便、波长可选择范围宽等优点，在激光技术的发展中具有重要地位。随着半导体激光技术的不断进步，以激光二极管为泵浦的全固态激光器具备转换效率高、结构紧凑、光束质量好的优点，得到了巨大发展。其中，以nd:yvo4为激光增益介质的1064nm全固态激光器，在结构紧凑和激光稳定性方面表现突出，技术已相对成熟。
3.近年来，具有小型化、高功率转化效率的绿光激光器在警用，医疗、彩色显示，激光精密加工等方面均有重要应用。但由于通过半导体激光器直接产生绿光所需的材料和器件工艺较为复杂；采用传统倍频方式获得绿光的倍频效率很低；且非线性频率变换需要脉冲激光，使得连续波的产生面临困难，这些问题严重制约了绿光激光器的发展。


技术实现要素：

4.本实用新型提供了一种体积小、转化效率高的腔内倍频小型化绿光激光器，本实用新型在于改变传统激光器转化效率低以及体积大的问题。c-mount(c型接口)封装的ld泵浦源发出808nm的泵浦光经激光晶体后激发出1064nm的激光，1064nm的激光经过ppln晶体倍频后输出532nm的激光，通过ppln倍频效率高的自身性质提高了激光器的转化效率，该激光器结构简单，具有体积小的优点，详见下文描述：
5.一种小型化绿光激光器，所述激光器包括：
6.c型接口封装的半导体泵浦源发出泵浦光，依次经过耦合透镜组、倍频组件后射出；泵浦光经耦合透镜组收束后射入倍频组件，产生第一频率光，第一频率光在倍频组件中经ppln晶体倍频，生成第二频率光输出。
7.优选地，所述耦合透镜组由聚焦比例为1：1的耦合透镜组成。
8.在一种实施方式中，所述倍频组件采用腔内倍频，组件由nd:yvo4晶体和ppln晶体键合而成的晶体、以及键合晶体两侧所镀膜层组成；键合晶体入光面所镀膜层为808nm增透、1064/532nm高反双色膜，出光面所镀膜层为532nm增透、1064nm高反双色膜。
9.在一种实施方式中，所述倍频组件采用腔外倍频，组件由nd:yvo4晶体及其两侧所镀膜层、ppln晶体及其两侧所镀膜层组成；
10.在nd:yvo4晶体入光面镀808nm增透、1064nm高反双色膜，出光面镀1064nm增透双色膜；ppln晶体入光面镀1064nm增透、532nm高反双色膜，出光面镀532nm增透、1064nm高反双色膜。
11.在一种实施方式中，所述倍频组件采用腔外倍频，在nd:yvo4晶体与ppln晶体之间增加耦合透镜组。
12.本实用新型提供的技术方案的有益效果是：
13.1、该激光器采用c-mount封装的半导体激光器作为泵浦源，可靠性强，转换效率高，寿命长；
14.2、该激光器使用激光晶体nd:yvo4和ppln键合而成的键合晶体，可以省去激光晶体和倍频晶体之间的耦合透镜组，同时还可以实现将泵浦光进入激光晶体后所激发的第一频率光以较高的激光密度进入倍频晶体，使激光器的小型化和高转换率更容易实现，同时省去部分镀膜；
15.3、该激光器采用非线性晶体ppln作为倍频晶体，相比于传统的倍频方式，倍频效率更高，更容易实现高转化率；
16.4、该激光器通过在键合晶体的入射面和出射面镀膜，实现808nm的泵浦光经激光晶体所激发出的1064nm的光经倍频后出射，而剩余未能实现倍频的小部分1064nm的激光全部在腔内谐振，最终分离出高纯度532nm的连续绿光。
附图说明
17.图1为一种使用键合晶体的腔内倍频小型化绿光激光器的结构示意图；
18.图2为一种腔外倍频小型化绿光激光器的结构示意图；
19.图3为另一种腔外倍频小型化绿光激光器的结构示意图。
20.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
21.1：c-mount封装的ld泵浦源；
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2：耦合透镜组；
22.3：激光模块。
23.其中
24.3-1：第一膜层；
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3-2：键合晶体；
25.3-3：第二膜层；
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3-4：第三膜层；
26.3-5：nd:yvo4晶体；
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3-6：第四膜层；
27.3-7：第五膜层；
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3-8：ppln晶体；
28.3-9：第六膜层；
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3-10：耦合透镜组件。
具体实施方式
29.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。
30.通过对背景技术的分析介绍可知，ppln晶体具有非线性系数高，体积较小，倍频转化效率高等特点。通过将ppln晶体放置在不同位置进行腔内倍频，可以实现输出功率较小的激光器的高效率波长转换，达到产生绿光的效果。
31.通过在ld(激光二极管)泵浦的固体激光器中加入非线性晶体ppln，使强光与物质的相互作用改变激光波长，可获得绿光到紫外等不同波长输出的激光器。采用ppln倍频转化效率得到提升，晶体相较传统器件便于加工。该种激光器具有小型化、效率高、性能稳定的特点。
32.本实用新型通过将激光晶体与倍频晶体组合，实现高效率、功率适中的绿光激光器，大大减小其体积，使其可以发射谱线较为连续的可见绿光。参见图1，该绿光激光器采用
简单紧凑的直线腔设计，部件包括：泵浦源1、耦合透镜组2、激光模块3，并称808nm激光为泵浦光，1064nm激光为第一频率光，532nm激光为第二频率光。
33.其中，泵浦源1为采用c-mount封装的ld泵浦源，通过控制ld的温度可使其稳定发射出泵浦光，依次经过耦合透镜组2、激光模块3；泵浦光经过耦合透镜组2聚焦到激光模块3中的nd:yvo4晶体内部，经激光模块3通过其中nd:yvo4晶体与ppln晶体对其波长进行倍频后向外射出，生成稳定连续第二频率光。
34.参见图2，耦合透镜组2由一对聚焦比例为1：1的耦合透镜组成，其功能为将泵浦源产生的泵浦光准直聚焦到nd:yvo4晶体内部中心处，使nd:yvo4晶体吸收泵浦光，辐射第一频率光，同时防止nd:yvo4晶体左侧双色膜被抽运光束击伤损坏。
35.参见图1，激光模块3的组成方法，采用腔内倍频，组件由nd:yvo4晶体和ppln晶体键合而成的晶体3-2、晶体两侧镀膜3-1、3-3组成。晶体入光面所镀膜层3-1为808nm增透、1064/532nm高反双色膜，出光面所镀膜层3-3为532nm增透、1064nm高反双色膜。
36.具体实现时，泵浦光首先经过双色膜3-1，由于双色膜3-1对808nm增透，所以抽运光束可以进入键合晶体3-2。在键合晶体3-2中，泵浦光首先经过nd:yvo4晶体的吸收与辐射生成第一频率光，第一频率光之后经ppln晶体3-8的倍频作用生成第二频率光，由于晶体出光面、入光面双色膜皆有1064nm高反的功能，故键合晶体3-2即为第一频率光谐振腔，仅有第二频率光可以出射，且处于绿色绿光范围，即为绿光激光器。
37.参见图2，激光模块3的另一种组成方法，采用腔外倍频，组件可由nd:yvo4晶体3-5、ppln晶体3-8与晶体两侧镀膜3-4、3-6、3-7、3-9组成。在nd:yvo4晶体3-5入光面镀808nm增透、1064高反双色膜3-4，出光面镀1064nm增透双色膜3-6；ppln晶体3-8入光面镀1064nm增透、532nm高反双色膜3-7，出光面镀532nm增透、1064nm高反双色膜3-9。
38.具体实现时，泵浦光经过双色膜3-4被聚焦到nd:yvo4晶体3-5内部，通过双色膜3-4，故nd:yvo4晶体3-5吸收泵浦光，辐射第一频率光。第一频率光在激光晶体内继续向右传播，经过1064nm增透双色膜3-6出射后通过1064nm增透双色膜3-7进入ppln晶体3-8，ppln晶体3-8对第一频率光产生倍频效应，生成第二频率光，第二频率光继续向右传播经过532nm增透双色膜3-9后全部出射。其中第一频率光谐振腔为双色膜3-4到3-9之间，第二频率光谐振腔为ppln晶体。
39.参见图3，倍频组件3的另一种组成方法，在nd:yvo4晶体与ppln晶体之间增加耦合透镜组3-10，改变谐振腔形式，减小激光光束孔径，增大激光功率密度。其他实现方式与图2相同。
40.本实用新型实施例对各器件的型号除做特殊说明的以外，其他器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。
41.本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
42.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。