[發明專利]一種兩片式結構的腔內倍頻微片激光器的加工方法

無效

• 申請號: 200810072127.9
• 申請日: 2008-11-14
• 公開（公告）號: CN101404380A
• 公開（公告）日: 2009-04-08
• 發明（設計）人: 張山從;陳建林
• 申請（專利權）人: 福建華科光電有限公司
• 主分類號: H01S3/109
• 分類號: H01S3/109
• 代理公司: 廈門市新華專利商標代理有限公司
• 代理人: 翁素華

【技術領域】

本發明涉及一種腔內倍頻微片激光器的加工方法，尤其涉及一種一定工作溫度范圍內具有較高消光比腔內倍頻微片激光器加工方法。

【背景技術】

在半導體泵浦倍頻激光器中，微片結構的腔內倍頻激光器具有高效率，結構緊湊等優點。半導體激光二極管泵浦腔內倍頻綠光輸出原理示意圖如圖1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類位相匹配倍頻晶體5。S₁和S₂為腔內倍頻微片激光器的兩個鍍膜面。通常S₁面鍍對泵浦光增透，對基頻光λ_ω和倍頻光λ_2ω高反的膜，S₂面鍍對基頻光λ_ω高反和對倍頻光λ_2ω高透的膜，這樣雙折射型激光晶體4及II類位相匹配倍頻晶體5連同兩端的膜層形成激光諧振腔，在泵浦源及光學透鏡的作用下可在該激光腔內產生倍頻光，相對普通分立元件所制作的激光器而言，因該腔內倍頻激光器的最終完工尺寸可以很小，如0.8mm×0.8mm×2.5mm，故通常稱之為腔內倍頻微片激光器。在這種兩片式結構的腔內倍頻微片激光器中，由于雙折射型激光晶體與II類位相匹配倍頻晶體通常光軸夾角為45°，根據II類位相匹配條件：λ_ω(e)+λ_ω(o)→λ_2ω(e)或λ_ω(e)+λ_ω(o)→λ_2ω(o)，從II類位相匹配倍頻晶體5中產生的倍頻光為線偏光，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°，當反向倍頻線偏光通過雙折射型激光晶體4時，分解為不同傳播速度的且振動方向互相垂直的o、e倍頻光，雙折射型激光晶體4相對II類位相匹配倍頻晶體5產生的反向倍頻光而言，其作用相當于一波片，使得從II類位相匹配倍頻晶體5出射的反向倍頻光往返兩次穿過雙折射型激光晶體4后，其倍頻光的偏振方向及消光比由雙折射型激光晶體在該微片激光器工作狀態下的波片效應所決定。例如，普通兩片式腔內倍頻微片激光器由0.5mm厚的Nd:YVO₄和2mm厚的KTP組成，對于其中的0.5mm厚的Nd:YVO₄而言，在532nm處相鄰兩級次半波片或全波片之間的厚度差僅為2.2微米，普通兩片式腔內倍頻微片激光器的加工方法中由于在雙折射型激光晶體的拋光過程中沒有精確控制雙折射型激光晶體的厚度，也就使得該雙折射型激光晶體的波片效應各不相同，這樣不同批次制造出來的微片激光器其輸出的倍頻光消光比也必然各不一樣，在某一固定工作溫度下微片激光器所輸出倍頻光的消光比高的可達到100∶1以上，低的接近園偏光，在1∶1附近，各不相等。

隨著倍頻激光器的發展，人們對倍頻激光器的要求越來越高，要求在特定工作溫度范圍內激光輸出功率高，光斑模式好，偏振方向固定，消光比較高，如要求大于10∶1，器件微小，成本低廉，以上普通加工方法所制造出來的微片激光器雖然成本低廉但因在雙折射型激光晶體的拋光過程中沒有按一定要求去控制雙折射型激光晶體在倍頻光處的位相差，即雙折射型激光晶體的厚度，使得所輸出的倍頻光無法滿足上述特定的要求。

為了實現較高消光比偏振方向固定的倍頻光輸出，通常的辦法是將圖1中腔內倍頻微片激光器的前腔鏡S₁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類位相匹配倍頻晶體產生的倍頻光經過雙折射型激光晶體后直接透過，不再返回到倍頻晶體中，從而保證倍頻光輸出具有極高的消光比。但這種方法在提高了消光比的同時，倍頻光在兩相反方向卻均有輸出，單一方向上的出光效率降低了一半。另一種辦法是在雙折射型激光晶體與II類位相匹配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，從而獲得具有極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加入了高反膜層，增大了腔內損耗，降低效率，且因為雙折射激光晶體和倍頻晶體之間要光膠或深化光膠才能保證高的輸出功率，從而加大了加工方法的難度，使得成本不易低廉。其它方法如中國專利第ZL200520068583.8號等所述，所采用的微片激光器的結構均為三片式的結構，這種結構雖然可以在一定程度上提高消光比，但皆因結構相對復雜，方法步驟增加，使得產品成本必然增高。

【發明內容】