[發明專利]一種半導體激光直接倍頻的小型化藍光激光器

有效

• 申請號: 201710466039.6
• 申請日: 2017-06-19
• 公開（公告）號: CN107104361B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 樊仲維;張鴻博;趙水;郭廣妍;許東暉
• 申請（專利權）人: 中科和光（天津）應用激光技術研究所有限公司
• 主分類號: H01S5/06
• 分類號: H01S5/06
• 代理公司: 天津濱海科緯知識產權代理有限公司 12211
• 代理人: 張峻

本發明公開了一種半導體激光直接倍頻的小型化藍光激光器，包括：近紅外半導體激光器、光束整形和耦合透鏡組、PPLN晶體、諧振腔鏡，其中：所述近紅外半導體激光器包括近紅外邊發射半導體激光器、垂直腔面發射半導體激光器、光纖耦合輸出的近紅外半導體激光器；所述PPLN晶體為準相位匹配的周期極化晶體。本發明結構緊湊，體積小、重量輕、成本低；本發明采用準相位匹配的周期極化PPLN晶體實現倍頻，具有較高的光光轉化效率，能夠獲得較高功率的藍色激光；本發明采用的近紅外半導體激光器技術成熟，產品類型豐富，實用性強，便于推廣使用。

技術領域

本發明涉及一種小型化全固態激光器，特別涉及一種采用半導體激光直接倍頻的藍光全固態激光器。

背景技術

藍色激光在生物光子學儀器、生物分析、光譜學、熒光激發成像、生物檢測、激光醫學和激光通訊等方面存在有重要的應用。同時，藍光488nm也是傳統的已獲得廣泛應用的Ar離子氣體激光器的兩個主要激光輸出波長之一，與全固體激光器相比，氣體激光器有壽命短、效率低、結構復雜以及運行成本高的缺點。因此，研究高效緊湊的小型化藍色全固態激光產生技術在科研、醫療、顯示等方面有著十分重要的意義。

目前，產生全固態藍色激光的主要技術途徑一般有：(1)采用藍光半導體激光二極管(LD)經過光束整形后，直接發射。(2)利用半導體激光泵浦和非線性頻率變換方式產生兩束全固態激光，再通過光學和頻手段實現藍色激光輸出。采用途徑(1)的藍光半導體激光器，雖然結構比較緊湊，體積小，但由于藍色半導體量子阱芯片生長技術的限制，關鍵技術為國外公司壟斷，因此制造成本非常高。例如：基于藍光LD光束整形，功率200mW的488nm激光器售價達10萬元。途徑(2)是利用全固態激光的和頻技術路線，其關鍵首先是產生兩束不同波長的全固態激光，經過兩束激光的功率配比，通過特殊的非線性晶體和頻產生藍色激光輸出。該技術路線較為復雜，使用光學元器件多，成本高。

發明內容

本發明的目的在于針對現有的全固態藍光激光器存在問題，如：價格昂貴、性價比不高、系統復雜等缺點，發明一種采用技術較為成熟的近紅外半導體激光，經光束整形后，通過PPLN晶體直接倍頻產生藍色激光的小型化全固態激光器。

本發明的目的可通過下述4個技術方案來實現：

方案一：

一種半導體激光直接倍頻的小型化藍光激光器，包括近紅外半導體激光器1、光束整形和耦合透鏡組、光束反射裝置、PPLN晶體、熱沉和溫度控制器，所述光束整形和耦合透鏡組置于近紅外半導體激光器1的發射端一側，光束整形和耦合透鏡組的雙面均鍍有近紅外激光增透膜，光束反射裝置將從光束整形和耦合透鏡組通過光束耦合到光學振蕩腔中PPLN晶體，PPLN晶體置于光學振蕩腔的光腰位置，經過光學振蕩腔內振蕩后形成藍色激光輸出，熱沉設有三個，分別連接于近紅外半導體激光器上以及PPLN晶體的兩側，近紅外半導體激光器1的熱沉以及PPLN晶體的熱沉均連接溫度控制器。

進一步，所述光束反射裝置包括第一反射鏡和第二反射鏡，第一反射鏡設于光束整形和耦合透鏡組的后端，第二反射鏡設于PPLN晶體的后端，第一反射鏡和第二反射鏡位置相對，均與入射光呈45°角放置，通過光束整形和耦合透鏡組的光束從第一反射鏡反射到第二反射鏡，最終垂直反射至PPLN晶體內，第一反射鏡鍍有45°近紅外激光高反膜，第二反射鏡的反射面鍍有45°近紅外激光高反膜和藍光增透膜，另一面鍍有45°藍光增透膜。

進一步，所述第二反射鏡和PPLN晶體之間設有第一平凹鏡，第一平凹鏡的凹面朝向PPLN晶體，第一平凹鏡的平面鍍有藍光激光和近紅外激光的雙波長增透膜，第一平凹鏡的凹面鍍有藍光激光增透膜和近紅外激光的部分增透膜；

PPLN晶體靠近第一平凹鏡的凹面的端面鍍有藍光激光和近紅外激光的雙波長增透膜，另一端面鍍有藍光激光和近紅外激光的雙波長高反膜。

所述光學振蕩腔由第一平凹鏡的凹面和PPLN晶體上鍍有藍光激光和近紅外激光的雙波長高反膜的端面構成。