【专利交易】【专利代理】【商标和版权申请】【高新技术企业认定】Tel:18215660330

一种可宽温使用的蓝、绿光激光晶体模块的制作方法

xiaoxiao2020-08-01  2

【专利交易】【专利代理】【商标和版权申请】【高新技术企业认定】Tel:18215660330

专利名称:一种可宽温使用的蓝、绿光激光晶体模块的制作方法
技术领域
本发明涉及一种可宽温使用的蓝、绿光激光晶体模块的设计和制备,它包括分离 式和免调节式的蓝光及绿光激光晶体模块共四类。 分离式蓝光激光晶体模块是由Nd:YV04、Nd:YAG、Nd:GdV04等其它激光晶体,两个 或两个以上匹配角度切割的同种非线性晶体串联连接在一起,如LB0、 BB0、 BIB0、 KN、 CB0、 PPLN等其它非线性晶体,腔内还可以加调Q晶体,平平或平凹光学输出镜以及镀制在激光 晶体和光学输出镜表面的光学薄膜组成的谐振腔构成,其模块结构为光学薄膜(1)/激光 晶体/非线性晶体/光学输出镜/光学薄膜(2),或光学薄膜(1)/激光晶体/非线性晶体/ 调Q晶体/光学输出镜/光学薄膜(2);免调节式蓝光激光晶体模块是由Nd:YV04、Nd:YAG、 Nd:GdV04等其它激光晶体,两个或两个以上匹配角度切割的同种非线性晶体串联连接在 一起,如LB0、 BB0、 BIB0、 KN、 CB0、 PPLN等其它非线性晶体以及镀制在两块晶体表面的光学 薄膜组成的谐振腔构成,其模块结构为光学薄膜(1)/激光晶体/非线性晶体/光学薄膜 (2),或光学薄膜(1) /激光晶体/被动调Q晶体/非线性晶体/光学薄膜(2)。所述激光及 非线性晶体通光截面可以为方形或长方形或圆形,长度根据实际要求切割。
分离式绿光激光晶体模块是由Nd:YV04、 Nd:GdV04、 Nd:YAG、 Nd:KGW等其它激光 晶体,两个或两个以上匹配角度切割的同种非线性晶体串联连接在一起,如KTP、 RTP、 LB0、 LN、 KN、 CB0、 PPLN等其它非线性晶体,腔内可以选加调Q晶体,平平或平凹光学输出镜以及 镀制在激光晶体和光学输出镜表面的光学薄膜组成的谐振腔构成,其模块结构为光学薄 膜(1)/激光晶体/非线性晶体/光学输出镜/光学薄膜(2),或光学薄膜(1)/激光晶体 /非线性晶体/调Q晶体/光学输出镜/光学薄膜(2);免调节式绿光激光晶体模块是由Nd:YV04、 Nd:GdV04、 Nd:YAG、 Nd:KGW等其它激光晶体,两个或两个以上匹配角度切割的同 种非线性晶体串联连接在一起,如KTP、 RTP、 LBO、 LN、 KN、 CBO、 PPLN等其它非线性晶体以及 镀制在两块晶体表面的光学薄膜组成的谐振腔构成,其模块结构为光学薄膜(1)/激光晶 体/非线性晶体/光学薄膜(2),或光学薄膜(1)/激光晶体/被动调Q晶体/非线性晶体 /光学薄膜(2)。所述激光及非线性晶体通光截面可以为方形或长方形或圆形,长度根据实 际要求切割。 本发明的核心设计内容是晶体模块所用的非线性晶体不是单一按一个相位匹配 角度切割,而是根据晶体模块日后的工作环境温度范围按晶体不同温度对应的不同相位匹 配角切割,并按需要把切割好的晶体串联连接在一起使用,连接方式可以是分离固定或胶 合或光胶或键合,以达到比使用单块非线性晶体更宽的使用温度。 二类匹配切割的LBO晶体在常温下25摄氏度时从1064nm到532nm的二倍频相位 匹配角度经计算为9 =20.9° ,^^90、而LB0在1064nm的二倍频时的最大允许失配角 S e为(^-^[WoPGO-WeGGOr'sin-:^ , (1) 式中,A为基频光的波长1064nm, 1为倍频晶体长度取lcm, 9 m为按理论计算出 的相位匹配角,带入公式(1)算出最大允许失配角S e = 10. 86mrad = 0.623° ,相对应的 两个相位匹配角临界值为9 =20.3° ,p = 90,P e =21.5° ,^ = 90°,通过换算得出的对
应温度为18摄氏度和32摄氏度。也就是说为25摄氏度1064nm二倍频二类相位匹配角切 割的单块LBO晶体的工作温度应控制在18-32摄氏度,超出此温度范围倍频效果将收到严 重影响,从而大大的限制其使用范围和条件。 如果在单块非线性晶体相对应的两个相位匹配角临界值上再± s e ,新的两个相 位匹配角临界值为9 =19.7° ,^ = 90°和e =22.1° ,p-90n,在此范围内任选两个相位匹 配角,比如选e =19.8° ,伊=卯0和e =22° ,伊=90°切割的晶体和最开始的e =20.9° , p二90e晶体一起三个串联连接,那新的两个相位匹配角临界值为e =19.2° ,伊-90"禾口 e =22.6° ,伊=90°,通过换算得出新晶体模组的临界工作温度为5-45摄氏度。比之前单晶 体18-32摄氏度的工作温度范围有了很大的提高,从而增加了晶体模组的应用范围并降低 了其使用条件限制。 本发明也涉及到一种可宽温使用的蓝、绿光激光晶体模块的制备方法,即晶体的 定向、切割、抛光、镀膜和晶体间的固定、光胶、键合、胶合技术。
下面结合附图对本发明专利作进一步说明。


图1 (a)为一般的免调节式绿光激光晶体模块的基本结构示意图
图1 (b)为一般的分离式蓝光激光晶体模块的基本结构示意图。
图2(a)为本发明专利非线性晶体按两个匹配角度切割并串联在 绿光激光晶体模块的基本结构示意图。 图2(b)为本发明专利非线性晶体按三个匹配角度切割并串联在 光激光晶体模块的基本结构示意图。
起的免调节式 起的分离式绿
图3(a)为本发明专利非线性晶体按两个匹配角度切割并串联在一起的分离式主 动调Q绿光激光晶体模块的基本结构示意图。 图3(b)为本发明专利非线性晶体按两个匹配角度切割并串联在一起的免调节式 被动调Q绿光激光晶体模块的基本结构示意图。 图4(a)为本发明专利非线性晶体按三个匹配角度切割并串联在一起的免调节式 蓝光激光晶体模块的基本结构示意图。 图4(b)为本发明专利非线性晶体按两个匹配角度切割并串联在一起的分离式蓝 光激光晶体模块的基本结构示意图。
具体实施例方式
例1本发明专利中非线性晶体按两个匹配角度切割并串联在一起的免调节式 绿光激光晶体模块的实施方式,参见图2(a)。该实施例包括激光晶体202,晶体可以为 Nd: YV04、Nd:GdV04、Nd: YAG、Nd:KGW等其它激光晶体;激光晶体202的泵浦光入射端面上镀 有光学薄膜A 201,其膜系为808nm增透,1064nm和532nm高反;所述激光晶体的另一通光 端面紧贴着按两个匹配角度切割并串联连接在一起的非线性晶体203,激光晶体与非线性 晶体以及两个非线性晶体之间可以是胶合或光胶或键合,非线性晶体203可以为KTP、RTP、 LBO、LN、KN、CBO、PPLN等;所述非线性晶体的另一通光端面上镀有光学薄膜B 204,其膜系 为532nm增透,1064nm高反。 例2本发明专利中非线性晶体按三个匹配角度切割并串联在一起的分离式绿 光激光晶体模块的实施方式,参见图2(b)。该实施例包括激光晶体212,晶体可以为 Nd: YV04、Nd: GdV04、Nd: YAG、Nd: KGW等其它激光晶体;激光晶体212的泵浦光入射端面上镀 有光学薄膜A 211,其膜系为808nm增透,1064nm和532nm高反;所述激光晶体的另一通光 端面串联连接着按三个匹配角度切割并串联连接在一起的非线性晶体213,激光晶体与非 线性晶体以及三个非线性晶体之间可以是分离固定或胶合或光胶或键合,非线性晶体213 可以为KTP、RTP、LBO、LN、KN、CBO、PPLN等;所述非线性晶体的另一边有一平平或平凹光学 输出镜214,光学输出镜靠近非线性晶体侧的平面或凹面上镀有光学薄膜B 215,其膜系为 532nm增透,1064nm高反。 例3本发明专利非线性晶体按两个匹配角度切割并串联在一起的分离式主动调 Q绿光激光晶体模块的实施方式,参见图3(a)。该实施例包括激光晶体302,晶体可以为 Nd: YV04、Nd: GdV04、Nd: YAG、Nd: KGW等其它激光晶体;激光晶体302的泵浦光入射端面上镀 有光学薄膜A 301,其膜系为808nm增透,1064nm和532nm高反;所述激光晶体的另一通光 端面串联连接着按两个匹配角度切割并串联连接在一起的非线性晶体303,激光晶体与非 线性晶体以及两个非线性晶体之间可以是分离固定或胶合或光胶或键合,非线性晶体303 可以为KTP、 RTP、 LBO、 LN、 KN、 CBO、 PPLN等;所述非线性晶体的另一边有一主动调Q开关 304,所述调Q开关可以为电光开关或声光开关等;主动调Q开关外有一平平或平凹光学输 出镜305,光学输出镜靠近调Q开关侧的平面或凹面上镀有光学薄膜B 306,其膜系为532nm 增透,1064nm高反。 例4本发明专利非线性晶体按两个匹配角度切割并串联在一起的免调节式被动 调Q绿光激光晶体模块的实施方式,参见图3(b)。该实施例包括激光晶体312,晶体可以
5为Nd:YV04、 Nd:GdV04、 Nd:YAG、 Nd:KGW等其它激光晶体;激光晶体312的泵浦光入射端面 上镀有光学薄膜A 311,其膜系为808nm增透,1064nm和532nm高反;所述激光晶体的另一 通光端面紧贴着按两个匹配角度切割并串联连接在一起的非线性晶体313,激光晶体与非 线性晶体以及两个非线性晶体之间可以是胶合或光胶或键合,非线性晶体313可以为KTP、 RTP、 LBO、 LN、 KN、 CBO、 PPLN等;所述非线性晶体的另一边有一被动调Q晶体314,被动调Q 晶体与非线性晶体之间可以是胶合或光胶或键合;所述被动调Q晶体的另一通光端面上镀 有光学薄膜B 315,其膜系为532nm增透,1064nm高反。 例5本发明专利非线性晶体按三个匹配角度切割并串联在一起的免调节式蓝 光激光晶体模块的实施方式,参见图4(a)。该实施例包括激光晶体402,晶体可以为 Nd:YV04、 Nd:YAG、 Nd:GdV04等其它激光晶体,这里以使用Nd:YAG晶体为例;激光晶体 Nd: YAG的泵浦光入射端面上镀有光学薄膜A 401,,其膜系为808nm增透,946nm和473nm高 反;所述激光晶体的另一通光端面紧贴着按三个匹配角度切割并串联连接在一起的非线性 晶体403,激光晶体与非线性晶体以及三个非线性晶体之间可以是胶合或光胶或键合,非线 性晶体403可以为LBO、 BBO、 BIBO、 KN、 CBO、 PPLN等;所述非线性晶体的另一通光端面上镀 有光学薄膜B 404,其膜系为473nm增透,946nm高反。 例6本发明专利非线性晶体按两个匹配角度切割并串联在一起的分离式蓝光激 光晶体模块的实施方式,参见图4(b)。该实施例包括激光晶体412,晶体可以为Nd:YV04、 Nd:YAG、Nd:GdV04等其它激光晶体,这里以使用Nd:YAG晶体为例;激光晶体Nd:YAG的泵浦 光入射端面上镀有光学薄膜A 411,,其膜系为808nm增透,946nm和473nm高反;所述激光 晶体的另一通光端面紧贴着按两个匹配角度切割并串联连接在一起的非线性晶体413,激 光晶体与非线性晶体以及两个非线性晶体之间可以是分离固定或胶合或光胶或键合,非线 性晶体413可以为LBO、 BBO、 BIBO、 KN、 CBO、 PPLN等;所述非线性晶体的另一边有一平平或 平凹光学输出镜414,光学输出镜靠近非线性晶体侧的平面或凹面上镀有光学薄膜B 415, 其膜系为473nm增透,946nm高反。
权利要求
一种可宽温使用的蓝、绿光激光晶体模块,其特征在于该模块分为分离式和免调节式两种。分离式是由激光晶体、非线性晶体、光学输出镜以及镀制在激光晶体和光学输出镜表面的光学薄膜组成的谐振腔构成,腔内还可以加调Q晶体,其模块结构为光学薄膜(1)/激光晶体/非线性晶体/光学输出镜/光学薄膜(2),或光学薄膜(1)/激光晶体/非线性晶体/调Q晶体/光学输出镜/光学薄膜(2);免调节式是由激光晶体、非线性晶体以及镀制在两块晶体表面光学薄膜组成的谐振腔构成,腔内还可以加被动调Q晶体,其模块结构为光学薄膜(1)/激光晶体/非线性晶体/光学薄膜(2),或光学薄膜(1)/激光晶体/被动调Q晶体/非线性晶体/光学薄膜(2)。
2. —种可宽温使用的蓝、绿光激光晶体模块,其特征在于模块所用的非线性晶体不 是单一按一个相位匹配角度切割,而是根据晶体模块日后的工作环境温度范围按晶体不同 温度对应的不同相位匹配角切割,并按需要把切割好的晶体串联连接在一起使用,连接方 式可以是分离固定或胶合或光胶或键合。
3. 如权利1要求所述的一种可宽温使用的蓝、绿光激光晶体模块,其特征在于分离式 晶体模块中的光学输出镜可以为平平镜,也可以为平凹镜。
4. 如权利1要求所述的一种可宽温使用的蓝、绿光激光晶体模块,其特征在于免调节 式晶体模块中的激光晶体和非线性晶体是串联连接在一起,连接方式可以是分离固定或胶 合或光胶或键合。
5. 如权利1要求所述的一种可宽温使用的蓝、绿光激光晶体模块,其特征在于激光及 非线性晶体通光截面可以为方形或长方形或圆形,长度根据实际要求切割。
6. 如权利1要求所述的一种可宽温使用的蓝、绿光激光晶体模块,其特征在于对于绿光晶体模块,激光晶体可以是Nd:YV04、 Nd:GdV04、 Nd:YAG、 Nd:KGW等其它激光晶体及相应 膜系;非线性晶体可以是KTP、 RTP、 LB0、 LN、 KN、 CB0、 PPLN等其它非线性晶体及相应膜系。
7. 如权利1要求所述的一种可宽温使用的蓝、绿光激光晶体模块,其特征在于对于蓝 光晶体模块,激光晶体可以是Nd:YV04、 Nd:YAG、 Nd:GdV04等其它激光晶体及相应膜系;非 线性晶体可以是LB0、 BB0、 BIB0、 KN、 CB0、 PPLN等其它非线性晶体及相应膜系。
全文摘要
本发明涉及一种可宽温使用的蓝、绿光激光晶体模块的设计和制备。发明的核心内容是晶体模块所用的非线性晶体不是单一按一个相位匹配角度切割,而是根据晶体模块日后的工作环境温度范围按非线行晶体不同温度对应的不同相位匹配角切割,并按需要把切割好的晶体串联连接在一起使用,以达到比使用单块非线性晶体更宽的使用温度。整个模块设计简单,结构紧凑且不需使用任何制冷或控温系统,便于大批量生产且成本很低;其中免调节式模块使用时激光晶体、非线性晶体和谐振腔不需要任何调整,可在半导体泵浦照射下直接出光,使用方便,更换容易。本发明有望在中小功率蓝、绿光激光器中获得广泛应用,尤其在军事,科研等使用环境差的条件下。
文档编号H01S3/23GK101752781SQ20081007238
公开日2010年6月23日 申请日期2008年12月17日 优先权日2008年12月17日
发明者吴少凡, 庄松岩, 江枫, 郑熠 申请人:福建福晶科技股份有限公司

【专利交易】【专利代理】【商标和版权申请】【高新技术企业认定】Tel:18215660330

最新回复(0)