CN102544995A - 绿光激光器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种绿光激光器，包括用于发射泵浦光的LD泵浦光源、用于将泵浦光转换为基频光的激光晶体以及用于将基频光转换为绿色倍频光的倍频晶体，所述激光晶体的出光面上则镀有泵浦光部分反射膜；其中，泵浦光部分反射膜将所述激光晶体尚未转换的泵浦光反射回所述激光晶体内。本发明通过在激光器中的激光晶体的出光面镀泵浦光部分反射膜，可以在保持所述激光晶体对泵浦光吸收效率不变的前提下，降低激光晶体的掺杂浓度，避免了激光晶体因为较高的掺杂浓度而造成的热分布不均匀、热效应明显的问题。

Description

绿光激光器
技术领域
本发明涉及光学领域，特别涉及一种绿光激光器。
背景技术
LD泵浦的固体激光器由于具有较高的能量转换效率以及体积小、结构紧凑、稳定、寿命长和全固化等优点而具有广阔的应用前景。在具体应用中，对激光器所发出激光的颜色有多种需求，发出绿色激光的绿光激光器就是一种常见的激光器。目前，LD泵浦的固体绿光激光器主要包括LD泵浦光源、激光晶体和倍频晶体。其中，激光晶体接收到LD泵浦光源发射的泵浦光后，将泵浦光转换为基频光，该基频光通过所述倍频晶体后变为倍频光，波长在500nm-570nm范围内的倍频光属于绿光。
在LD端面泵浦固体激光器中，通常通过镀膜的方法使得激光晶体的一个端面作为激光器中谐振腔的前腔镜。图1为现有技术中在激光晶体的两端面镀激光膜的一种方式，即在激光晶体的入光面镀泵浦光高透、基频光和倍频光高反的膜，在激光晶体的出光面镀基频光高透膜和倍频光高反膜。在通过上述方式完成镀膜操作以后，可将所得到的激光晶体的入光面作为谐振腔的前腔镜。
但是上述现有镀膜方法有如下缺点：
1)激光晶体中未吸收的泵浦光会从激光晶体的出光面出射，降低了激光晶体对泵浦光的吸收效率，虽然可以通过提高激光晶体掺杂浓度或加长激光晶体通光方向长度的方法来提高激光晶体对泵浦光的吸收效率，但提高激光晶体掺杂浓度的方法会使得在激光晶体端面上就几乎全部吸收泵浦光，造成热积聚于激光晶体的端面，由此带来热透镜及端面形变问题，也就是所说的热分布不均匀、热效应明显等问题；而加长激光晶体通光方向长度的方法会使再吸收现象加重，此外，考虑到泵浦光聚焦***、最佳模式匹配等因素，激光晶体的长度也不可能增加很多；
2)通过倍频晶体产生的倍频光一部分从倍频晶体的出光面出射，还有一部分倍频光通过镀有倍频光高透膜的激光晶体出光面入射到激光晶体中，激光晶体吸收到倍频光后，增加了激光晶体的热效应，降低了激光晶体的稳定性。
发明内容
本发明的目的是克服现有绿光激光器中的镀膜方法使得激光晶体对泵浦光的吸收效率较低的缺陷，从而提供一种具有较高吸收效率的绿光激光器。
为了实现上述目的，本发明提供了一种绿光激光器，包括用于发射泵浦光的LD泵浦光源、用于将泵浦光转换为基频光的激光晶体以及用于将基频光转换为绿色倍频光的倍频晶体，所述激光晶体的出光面上则镀有泵浦光部分反射膜；其中，
所述泵浦光部分反射膜将所述激光晶体尚未转换的泵浦光反射回所述激光晶体内。
上述技术方案中，所述激光晶体的入光面上镀有泵浦光高透膜、基频光高反膜和倍频光高反膜，所述激光晶体的出光面上还镀有基频光高透膜以及倍频光高透膜。
上述技术方案中，所述激光晶体的入光面上镀有泵浦光高透膜以及基频光高反膜，所述激光晶体的出光面上还镀有基频光高透膜以及倍频光高反膜。
上述技术方案中，还包括聚焦透镜，所述聚焦透镜位于所述LD泵浦光源与激光晶体之间，用于将所述LD泵浦光源发射的泵浦光聚焦后发射到所述激光晶体上。
上述技术方案中，所述泵浦光部分反射膜的反射率要使得所反射的泵浦光经由所述激光晶体的出光面透射出后的光功率小于所述LD泵浦光源的损伤阈值。
上述技术方案中，所述LD泵浦光源所发出的泵浦光的波长为808nm，所述泵浦光部分反射膜为适合反射波长为808nm的光的部分反射膜。
本发明还提供了一种绿光激光器，包括用于发射泵浦光的LD泵浦光源、用于将泵浦光转换为基频光的激光晶体以及用于将基频光转换为绿色倍频光的倍频晶体，所述激光晶体的出光面上镀有倍频光高反膜；其中，
所述倍频光高反膜将所述倍频晶体所生成的且入射到所述激光晶体上的倍频光反射回所述倍频晶体。
上述技术方案中，所述激光晶体的入光面上镀有泵浦光高透膜和基频光高反膜，所述激光晶体的出光面上还镀有基频光高透膜。
上述技术方案中，所述激光晶体的入光面上镀有泵浦光高透膜和基频光高反膜，所述激光晶体的出光面上还镀有基频光高透膜和泵浦光部分反射膜；所述泵浦光部分反射膜将所述激光晶体尚未转换的泵浦光反射回所述激光晶体内。
上述技术方案中，还包括聚焦透镜，所述聚焦透镜位于所述LD泵浦光源与激光晶体之间，用于将所述LD泵浦光源发射的泵浦光聚焦后发射到所述激光晶体上。
上述技术方案中，所述泵浦光部分反射膜的反射率要使得所反射的泵浦光经由所述激光晶体的出光面透射出后的光功率小于所述LD泵浦光源的损伤阈值。
上述技术方案中，所述LD泵浦光源所发出的泵浦光的波长为808nm，所述泵浦光部分反射膜为适合反射波长为808nm的光的部分反射膜。
上述技术方案中，所述LD泵浦光源所发出的泵浦光的波长为808nm，所述激光晶体将所述波长为808nm的泵浦光转换成波长为1064nm的基频光，所述倍频晶体将所述波长为1064nm的基频光转换为波长为532nm的倍频光；所述倍频光高反膜为适合反射波长为532nm的光的高反膜。
本发明的优点在于：
1、本发明通过在激光器中的激光晶体的出光面镀泵浦光部分反射膜，可以在保持所述激光晶体对泵浦光吸收效率不变的前提下，降低激光晶体的掺杂浓度，避免了激光晶体因为较高的掺杂浓度而造成的热分布不均匀、热效应明显的问题。
2、本发明通过在激光器中的激光晶体的出光面镀倍频光高反膜，使得倍频光不会进入到所述激光晶体内，从而提高了激光晶体的稳定性。
附图说明
图1为现有技术中激光晶体的两个端面所镀的膜的示意图；
图2为本发明的绿光激光器在一个实施例中的结构示意图；
图3为在一个实施例中绿光激光器中的激光晶体的两个端面所镀的膜的示意图；
图4为在另一个实施例中绿光激光器中的激光晶体的两个端面所镀的膜的示意图；
图5为在又一个实施例中绿光激光器中的激光晶体的两个端面所镀的膜的示意图；
图6为本发明的绿光激光器在另一个实施例中的结构示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例及附图对本发明进一步说明，但不作对其的限定。
在图2中给出了本发明的绿光激光器在一个实施例中的结构示意图。如图2所示，该绿光激光器包括：LD泵浦光源101、激光晶体102和倍频晶体103。下面对该绿光激光器中的上述部件的结构、功能与实现分别加以说明。
其中，LD泵浦光源101用于发射泵浦光；所述泵浦光的波长可以有多种可能，例如，波长为808nm的泵浦光，或波长为880nm的泵浦光。在本实施例中，所述LD泵浦光源101发射的泵浦光的波长为808nm。
激光晶体102用于将LD泵浦光源101发射的泵浦光转换为基频光。图3为本实施例中所述激光晶体的两个端面所镀的膜的示意图，如图3所示，在激光晶体102的入光面上镀有泵浦光高透膜，基频光高反膜和倍频光高反膜，而在激光晶体102的出光面上则镀有泵浦光部分反射膜，基频光高透膜以及倍频光高透膜。
正如背景技术中所提到的，现有技术通过提高激光晶体掺杂浓度来提高所述激光晶体对泵浦光的吸收率，但较高掺杂浓度会使得激光晶体的端面吸收几乎全部的泵浦光，造成热积聚于激光晶体的端面，带来热分布不均匀、热效应明显的问题；而热分布不均匀也容易使得聚集热量的端面产生形变。因此，与图1所示的现有技术相比，在本实施例中，在所述激光晶体102的出光面上还镀有泵浦光部分反射膜，这使得未被激光晶体吸收的泵浦光到达镀有所述泵浦光部分反射膜的出光面上时会被反射回所述激光晶体102内部，激光晶体102可以再次吸收泵浦光，提高对泵浦光的吸收率，不必再为提高泵浦光的吸收率而刻意提高掺杂浓度，因此激光晶体102可以在较低的掺杂浓度下达到与现有技术中较高掺杂浓度的激光晶体同等的泵浦光吸收率。由于激光晶体102的掺杂浓度较低，因此也就不再会有因为较高掺杂浓度而造成的热分布不均匀、热效应明显的问题。另外，按照绿光激光器的光路，激光晶体未吸收的泵浦光会被入射到倍频晶体103中，引起倍频晶体103的热效应，因此，通过在激光晶体102的出光面上涂覆泵浦光部分反射膜也有利于提高所述倍频晶体103的稳定性。
所述泵浦光部分反射膜的选材与所述泵浦光的具体波长有关。在本实施例中，所述LD泵浦光源101所发出的泵浦光的波长为808nm，所述激光晶体102将所述波长为808nm的泵浦光转换成波长为1064nm的基频光，所述倍频晶体103将所述波长为1064nm的基频光转换为波长为532nm的倍频光。因此激光晶体102的出光面上的泵浦光部分反射膜为适合反射波长为808nm的光的部分反射膜。此外，在本实施例中，所述激光晶体102的入光面上的泵浦光高透膜为适合透过波长为808nm的光的高透膜，所述基频光高反膜为适合反射波长为1064nm的光的高反膜，所述基频光高透膜为适合透过波长为1064nm的光的高透膜。
需要说明的是，从激光晶体的泵浦光部分反射膜出反射回激光晶体内部的泵浦光不可能全部被激光晶体再吸收，还会有一部分从激光晶体的入光面透射到LD泵浦光源101，而LD泵浦光源101有损伤阈值，当LD泵浦光源101发出的光再次被反射到自身时，若反射光的光功率大于该损伤阈值，就会对LD泵浦光源101造成破坏，因此，在确定泵浦光部分反射膜的反射率时，可以根据如下原则来确定：既要能够保证所述泵浦光反射膜可以提高激光晶体对泵浦光的吸收率，又确保反射回的泵浦光从激光晶体102的入光面透射出后的光功率小于LD泵浦光源101的损伤阈值。
倍频晶体103，用于对激光晶体102转换的基频光进行倍频，产生倍频光，从而生成波长为500nm-570nm范围内的倍频光，即绿光。
在本发明的另一个实施例中，如图4所示，绿光激光器的激光晶体102的入光面上镀有泵浦光高透膜和基频光高反膜，激光晶体102的出光面上镀有基频光高透膜和倍频光高反膜，绿光激光器的其余结构与前一实施例相同。
现有技术中，在激光晶体的入光面上镀有倍频光高反膜，而在出光面上镀有倍频光高透膜，这样，通过倍频晶体得到的倍频光中的一部分倍频光会入射到激光晶体中，激光晶体吸收了这些倍频光后，会增加激光晶体的热效应，从而降低激光晶体的稳定性。而本实施例中将倍频光高反膜镀在了激光晶体102的出光面并省去了原有的倍频光高透膜，这样可使得经过倍频晶体103倍频后得到的倍频光中的一部分倍频光入射到激光晶体102的出光面时，被镀有倍频光高反膜的出光面反射回倍频晶体103里，而使得倍频光不会进入到所述激光晶体102内，也就不会给激光晶体102带来影响，从而提高了激光晶体102的稳定性。
所述倍频光高反膜的选材与所述倍频光的具体波长有关。在本实施例中，所述LD泵浦光源101所发出的泵浦光的波长为808nm，所述激光晶体102将所述波长为808nm的泵浦光转换成波长为1064nm的基频光，所述倍频晶体103将所述波长为1064nm的基频光转换为波长为532nm的倍频光。因此，倍频光高反膜为适合反射波长为532nm的光的高反膜。
作为一种优选实现方式，在本发明的又一个实施例中，如图5所示，所述激光晶体102的出光面上同时镀有泵浦光部分反射膜、基频光高透膜和倍频光高反膜，在其入光面上同时镀有泵浦光高透膜和基频光高反膜。这使得该实施例中的绿光激光器既不需要通过提高激光晶体掺杂浓度来提高所述激光晶体对泵浦光的吸收率，又能够避免反射回的泵浦光从所述激光晶体的入光面透射而出后会对LD泵浦光源101造成破坏，而且也避免了经过倍频晶体得到的倍频光中的一部分倍频光入射到激光晶体中，提高了激光晶体的稳定性。
为了提高入射到激光晶体中泵浦光的功率密度，在另一个实施例中，如图6所示，在前述多个实施例的基础上，本发明的绿光激光器还可以包括聚焦透镜104，该聚焦透镜104位于LD泵浦光源101与激光晶体102之间，用于将LD泵浦光源101发射的泵浦光聚焦后发射到激光晶体102上。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (13)

1.一种绿光激光器，包括用于发射泵浦光的LD泵浦光源(101)、用于将泵浦光转换为基频光的激光晶体(102)以及用于将基频光转换为绿色倍频光的倍频晶体(103)，其特征在于，所述激光晶体(102)的出光面上则镀有泵浦光部分反射膜；其中，
所述泵浦光部分反射膜将所述激光晶体(102)尚未转换的泵浦光反射回所述激光晶体(102)内。
2.根据权利要求1所述的绿光激光器，其特征在于，所述激光晶体(102)的入光面上镀有泵浦光高透膜、基频光高反膜和倍频光高反膜，所述激光晶体(102)的出光面上还镀有基频光高透膜以及倍频光高透膜。
3.根据权利要求1所述的绿光激光器，其特征在于，所述激光晶体(102)的入光面上镀有泵浦光高透膜以及基频光高反膜，所述激光晶体(102)的出光面上还镀有基频光高透膜以及倍频光高反膜。
4.根据权利要求1所述的绿光激光器，其特征在于，还包括聚焦透镜(104)，所述聚焦透镜位于所述LD泵浦光源(101)与激光晶体(102)之间，用于将所述LD泵浦光源(101)发射的泵浦光聚焦后发射到所述激光晶体(102)上。
5.根据权利要求1或2所述的绿光激光器，其特征在于，所述泵浦光部分反射膜的反射率要使得所反射的泵浦光经由所述激光晶体(102)的出光面透射出后的光功率小于所述LD泵浦光源(101)的损伤阈值。
6.根据权利要求1或2或3所述的绿光激光器，其特征在于，所述LD泵浦光源(101)所发出的泵浦光的波长为808nm，所述泵浦光部分反射膜为适合反射波长为808nm的光的部分反射膜。
7.一种绿光激光器，包括用于发射泵浦光的LD泵浦光源(101)、用于将泵浦光转换为基频光的激光晶体(102)以及用于将基频光转换为绿色倍频光的倍频晶体(103)，其特征在于，所述激光晶体(102)的出光面上镀有倍频光高反膜；其中，
所述倍频光高反膜将所述倍频晶体(103)所生成的且入射到所述激光晶体(102)上的倍频光反射回所述倍频晶体(103)。
8.根据权利要求7所述的绿光激光器，其特征在于，所述激光晶体(102)的入光面上镀有泵浦光高透膜和基频光高反膜，所述激光晶体(102)的出光面上还镀有基频光高透膜。
9.根据权利要求7所述的绿光激光器，其特征在于，所述激光晶体(102)的入光面上镀有泵浦光高透膜和基频光高反膜，所述激光晶体(102)的出光面上还镀有基频光高透膜和泵浦光部分反射膜；所述泵浦光部分反射膜将所述激光晶体(102)尚未转换的泵浦光反射回所述激光晶体(102)内。
10.根据权利要求7或8或9所述的绿光激光器，其特征在于，还包括聚焦透镜(104)，所述聚焦透镜位于所述LD泵浦光源(101)与激光晶体(102)之间，用于将所述LD泵浦光源(101)发射的泵浦光聚焦后发射到所述激光晶体(102)上。
11.根据权利要求9所述的绿光激光器，其特征在于，所述泵浦光部分反射膜的反射率要使得所反射的泵浦光经由所述激光晶体(102)的出光面透射出后的光功率小于所述LD泵浦光源(101)的损伤阈值。
12.根据权利要求9所述的绿光激光器，其特征在于，所述LD泵浦光源(101)所发出的泵浦光的波长为808nm，所述泵浦光部分反射膜为适合反射波长为808nm的光的部分反射膜。
13.根据权利要求7或8或9所述的绿光激光器，其特征在于，所述LD泵浦光源(101)所发出的泵浦光的波长为808nm，所述激光晶体(102)将所述波长为808nm的泵浦光转换成波长为1064nm的基频光，所述倍频晶体(103)将所述波长为1064nm的基频光转换为波长为532nm的倍频光；所述倍频光高反膜为适合反射波长为532nm的光的高反膜。
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