[實用新型]一種緊湊型固體激光非線性頻率變換芯片封裝結構

有效

• 申請號: 201120465642.0
• 申請日: 2011-11-22
• 公開（公告）號: CN202721332U
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 徐慶揚;路洋;蘇紅平;李向陽
• 申請（專利權）人: 南京長青激光科技有限責任公司;C2C晶芯科技公司
• 主分類號: H01S3/06
• 分類號: H01S3/06;G02F1/35
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本專利涉及一種非線性光學晶體頻率變換芯片封裝結構，適用于便攜式激光投影顯示，以及采用固體激光非線性頻率變換光源的領域。?

背景技術

近年來，激光微型投影顯示產業迫切需要較高功率的紅，綠，藍三基色激光器(每種顏色需要的功率從150mW到1W)。雖然630nm紅光可以由鎵砷磷(GaAsP)半導體激光器直接產生，藍光可以由銦鎵氮(InGaN)半導體激光器直接產生，但是由半導體材料，例如，銦鎵氮材料直接產生綠光(約530nm)激光離商用化還有很大距離，即目前半導體綠光激光器存在功率低、效率低、壽命短以及價格昂貴等缺點。因此高效率、高功率、高可靠、低成本綠光激光器成為了激光投影顯示產業的瓶頸。?

通過二極管泵浦固體激光器倍頻產生的緊湊型綠光激光器是目前綠光激光器的最佳途徑。將摻釹的釩酸釔晶體(Nd:YVO₄，以下簡稱Nd:YVO₄)和摻5％氧化鎂的周期極化鈮酸鋰晶體(MgO:PPLN，以下簡稱MgO:PPLN)通過膠合，光膠，以及分立封裝等三種技術制作的緊湊型綠光激光芯片可以覆蓋從幾百毫瓦到瓦級的綠光輸出。眾所周知，由于MgO:PPLN是通過準相位匹配(QPM)技術來實現1064nm到532nm的倍頻輸出，因此輸入到MgO:PPLN晶體的基頻光(1064nm)和產生的倍頻光(532nm)的偏振態需要與晶體的光軸(即z軸)平行一致。同時產生基頻光的激光器晶體Nd:YVO₄的π偏振方向(平行于晶體的光軸z)對泵浦光的吸收系數比σ偏振方向(垂直于晶體的光軸z)要大四倍，并且Nd:YVO₄的π偏振方向(平行于晶體的光軸z)的激光增益比σ偏振方向(垂直于晶體的光軸z)的要大七倍，因此在受激發射過程中基頻光是π偏振方向(平行于晶體的光軸z)。在制作膠合，光膠，以及分立封裝等三種綠光芯片的過程中，Nd:YVO₄的光軸和MgO:PPLN的光軸必須是一致的。同時808nm泵浦激光二極管的偏振方向也要與Nd:YVO₄的光軸和MgO:PPLN的光軸是保持一致，以保證808nm泵浦激光二極管的功率盡量大地被Nd:YVO₄晶體吸收。然而，一方面，目前廣泛應用的準相位匹配晶體，例如MgO:PPLN，由于采用的是芯圓晶生產工藝，因此提供的圓晶厚度?決定了生產的MgO:PPLN晶體的厚度(即光軸方向的長度)一般為0.5mm，生產出的MgO:PPLN芯片的橫截面一般為1-3mm寬和0.5mm高()。這樣如果將Nd:YVO₄和MgO:PPLN通過膠合，光膠或分立型的芯片平放在金屬導熱平面上時，他們的光軸方向都為垂直于該平面，因此需要垂直偏振(TM)的808nm半導體光激光器泵浦才能實現最大綠光輸出。另一方面，目前生產的808nm鋁鎵砷大功率半導體激光器一般工作于橫向偏振(TE)模式，即產生的激光偏振方向是平行于量子阱以及pn結方向。同時半導體激光器管芯是以平行于量子阱以及pn結的方向焊接在金屬熱沉上，而將金屬熱沉安裝在金屬導熱平面上時這就導致該激光器的偏振方向也是平行于該金屬封裝平面。因此對于傳統的綠光激光芯片封裝方法，即把808nm泵浦半導體激光器和Nd:YVO₄/MgO:PPLN膠合，光膠，以及分立型芯片同時安裝在同一個金屬導熱平面上時，就會產生偏振不兼容性問題。?

發明內容

為了克服808nm泵浦光的偏振方向和基于Nd:YVO4/MgO:PPLN的膠合，光膠，以及分立型綠光芯片之間的偏振方向不兼容性問題，本專利提供一種非線性光學晶體封裝結構，該結構及其變化結構可以方便的解決泵浦光和綠光芯片的偏振方向不兼容性。?

為解決上述技術問題，本實用新型提供了一種緊湊型固體激光非線性頻率變換芯片封裝結構，其特征是，該芯片封裝在圓形金屬導熱夾具或方形金屬導熱夾具內，同時該芯片的光軸平行于用于安裝該芯片的金屬導熱平面。?

進一步地，該非線性頻率變換芯片可以是將固體激光晶體和非線性頻率變換晶體通過膠合，光膠，以及分立封裝的芯片。?

進一步地，該非線性頻率變換芯片沿其光軸層疊在一起形成層疊結構；并將該層疊結構封裝在方形金屬導熱夾具中。?

進一步地，該非線性頻率變換芯片層疊結構的光軸平行于所述的金屬導熱平面。?

進一步地，該非線性頻率變換芯片層疊結構的每一個芯片的中心與泵浦用的半導體激光器條上每個發光單元中心對準。?