專利名稱：一種無腔型的三元色激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種激光裝置，特別是一種無腔型的三元色激光器。
Robert G.Batchko等人1998年在Opt.Lett．上發(fā)表了“采用周期極化的鈮酸鋰光學超晶格晶體，用532nm連續(xù)光泵浦的單共振參量激光”的文章，利用四鏡系統(tǒng)構(gòu)成一個環(huán)形腔，環(huán)形腔光程長116.4cm，腔內(nèi)用53mm長，3mm寬，0.5mm厚的具有6.5μm極化周期的鈮酸鋰光學超晶格晶體(PPLN)作為參量激光介質(zhì)。匹配溫度212℃-260℃，得到信號波長988-917nm，閑置光波長1151-1267nm，效率達40％以上。
Graeme W.Ross等人在1998年Opt.Lett．上發(fā)表了“用周期極化的鈮酸鋰晶體產(chǎn)生高功率的蘭光”的文章，用鈮酸鋰光學超晶格(PPLN)倍頻946nm的Nd:YAG激光，產(chǎn)生473nm的蘭光，PPLN的極化周期為4.5μm，厚度為0.5mm,946nm的近紅外光單次通過PPLN晶體倍頻，產(chǎn)生蘭光達到450mW功率，轉(zhuǎn)換效率為40％。
以上這兩篇文章介紹的用光學超晶格的激光器是單共振激光器和單色光倍頻激光器都不能同時輸出紅、綠、蘭三色激光。
其它介質(zhì)做成的激光器，包括固體、氣體、液體激光器以及自由電子激光器等，包括調(diào)頻和非調(diào)頻激光器，其輸出激光都只能是單色激光或雖是多波長激光但波長之間的間隔小，不能組成三元色，而且系統(tǒng)復雜、體積大。
多波長參量激光器是可以同時輸出多波長的，如專利號94119042，名稱多波長參量激光器，中描寫的，由于光折返現(xiàn)象的限制，只有一個波長在可見區(qū)，其它波長落在紅外和遠紅外區(qū)，在實際應(yīng)用中受到限制。
本實用新型的目的本實用新型的目的在于克服原有技術(shù)的激光器只能有單一波長激光輸出，或雖有多波長，但不能同時輸出三元色的激光的缺陷，從而提供一種用光學超晶格晶體做參量介質(zhì)及耦合參量介質(zhì)，構(gòu)成一種高效率的小型全固態(tài)的能同時輸出紅、綠、蘭三元色的無腔型激光器。本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的本實用新型提供的一種無腔型的三元色激光器，包括激光波長在400-1200納米范圍內(nèi)的連續(xù)或脈沖泵光和參量介質(zhì)及耦合參量介質(zhì)，其特征在于參量介質(zhì)及耦合參量介質(zhì)是參量光學超晶格晶體，倍頻光學超晶格晶體或和頻光學超晶格晶體，直接在泵光后按順序放置一塊、二塊或三塊光學超晶格晶體組成。
參量介質(zhì)及耦合參量介質(zhì)為參量光學超晶格晶體和倍頻光學超晶格晶體，是利用產(chǎn)生參量激光的光學超晶格晶體1，產(chǎn)生倍頻的光學超晶格晶體2和光學超晶格晶體3。在波長為532nm的泵浦光作用下，光學超晶格晶體1產(chǎn)生參量激光，其信號光被光學超晶格晶體2倍頻成為蘭色光，閑置光被光學超晶格晶體3倍頻為紅色光，加之透過的532nm泵光，輸出光為紅、綠、蘭三元色。本實用新型實現(xiàn)了三元色激光輸出，為多色激光應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，此是無腔型雙倍頻參量激光。若安放一塊光學超晶格晶體同時具備參量和雙倍頻功能，則這個光學超晶格晶體，有三種極化周期，滿足產(chǎn)生參量光，倍頻信號光和閑置光三種目的，或有兩種極化周期，一種產(chǎn)生參量光，一種產(chǎn)生兩種倍頻光；若安放兩塊光學超晶格晶體則第一塊產(chǎn)生參量光，第二塊產(chǎn)生兩種倍頻光；若按放三塊光學超晶格晶體，則第一塊產(chǎn)生參量光，第二塊倍頻信號光，第三塊倍頻閑置光。在所有情況下，倍頻的信號光和閑置光，及透過的泵浦光構(gòu)成一個三元色激光。
參量介質(zhì)及耦合參量介質(zhì)為參量光學超晶格晶體及和頻光學超晶格晶體，是利用產(chǎn)生參量激光的光學超晶格晶體1和產(chǎn)生和頻的光學超晶格晶體5。在波長為532nm的泵浦光作用下，光學超晶格晶體1產(chǎn)生參量激光，信號光為紅光，光學超晶格晶體5將泵浦光和閑置光和頻形成蘭光。輸出的信號光，和頻光及透過的泵浦光形成紅、綠、蘭三元色激光。
參量介質(zhì)及耦合參量介質(zhì)為參量光學超晶格，倍頻光學超晶格及和頻光學超晶格，是利用產(chǎn)生參量激光的光學超晶格晶體1，產(chǎn)生倍頻的光學超晶格晶體4，及產(chǎn)生和頻的光學超晶格晶體5。在波長為1064nm的泵浦光作用下，光學超晶格晶體1產(chǎn)生參量激光，光學超晶格晶體4將泵浦光倍頻為532nm的綠光，光學超晶格晶體5將泵浦光及信號光和頻形成紅光和蘭光。輸出的倍頻光及兩種和頻光形成紅、綠、蘭三元色激光。
光學超晶格晶體是人工微結(jié)構(gòu)功能性材料，可以是周期極化的非線性光學晶體，如鉭酸鋰PPLT、鈮酸鋰(PPLN)、磷酸鈦氧鉀晶體(PPKTP)等。光學超晶格晶體的極化周期在1-50微米范圍內(nèi)變化。
本實用新型還包括在光學超晶格晶體上安置一加熱裝置，可對其控溫和調(diào)溫，實現(xiàn)調(diào)頻三元色激光輸出。本實用新型的優(yōu)越性本實用新型用光學超晶格晶體代換常規(guī)使用的非線性光學晶體，從而實現(xiàn)了一塊晶體多功能(參量，倍頻及和頻功能)，且具有低閾值、高效率、優(yōu)質(zhì)光束、結(jié)構(gòu)簡單和小型全固態(tài)的無腔型的三元色激光器，調(diào)整光學超晶格晶體的結(jié)構(gòu)周期，可調(diào)整三元色光的強度配比，改變各顏色光的帶寬和中心波長，對光學超晶格晶體控溫和調(diào)溫，可實現(xiàn)調(diào)頻三元色激光輸出。本實用新型適用做激光彩色顯示的三元色激光光源，也適用于其他研究和應(yīng)用領(lǐng)域中作多色激光光源，優(yōu)越于用多個單色激光光源合成的多色激光源。
以下結(jié)合附圖及具體實施方案對本實用新型作進一步詳細說明

圖1是本實用新型的無腔型三元色激光器的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實用新型的無腔型三元色激光器的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本實用新型的無腔型三元色激光器的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。圖面說明如下(1)-光學超晶格晶體，產(chǎn)生參量激光；(2)-光學超晶格晶體，倍頻信號光；(3)-光學超晶格晶體，倍頻閑置光；(4)-光學超晶格晶體，倍頻泵浦光；(5)-光學超晶格晶體，和頻泵浦光和參量光；(6)-泵浦光，泵浦光學超晶格晶體(1)；(7)-輸出的紅、綠、蘭三元色激光；實施例1按照圖1制作一臺用三塊光學超晶格晶體直接按順序安置在泵光后組成的無腔型的三元色激光器，用532nm光泵浦一塊具有極化周期為8.0μm的光學超晶格晶體(1)，產(chǎn)生波長為920nm的信號光和波長為1261nm的閑置光；另一塊具有極化周期為5.0μm的光學超晶格晶體(2)放在光學超晶格晶體(1)后面，將920nm波長的信號光倍頻成460nm的蘭光；第三塊具有極化周期為12.7μm的光學超晶格晶體(3)放在光學超晶格晶體(2)后面，將1261nm波長的閑置光倍頻成為630.5nm波長的紅光；光學超晶格晶體都用周期極化的鉭酸鋰(PPLT)；光學超晶格晶體(1),(2),(3)還可使用周期極化的鈮酸鋰光學超晶格晶體，或其它光學超晶格晶體。
改變光學超晶格晶體(1),(2),(3)的各結(jié)構(gòu)周期，可改變?nèi)す獾膹姸扰浔龋部筛淖兏髟す獾牟ㄩL，對光學超晶格晶體(1),(2),(3)進行控溫和調(diào)溫，可實現(xiàn)調(diào)頻三元色激光輸出。實施例2按照圖2制作一臺無腔型的三元色激光器，具有極化周期為11.2μm的光學超晶格晶體(1)用532nm光泵浦，產(chǎn)生信號光為650nm的紅光及2931nm的閑置光；具有極化周期為7.7μm的光學超晶格晶體(5)具有和頻功能，將泵浦光和閑置光和頻成為波長為450nm的蘭光；光學超晶格晶體都用周期極化的鉭酸鋰(PPLT)；光學超晶格晶體(1),(4)還可使用周期極化的鈮酸鋰光學超晶格晶體，或其它光學超晶格晶體。
與實施例1相同，改變光學超晶格晶體(1),(5)的結(jié)構(gòu)周期，可改變?nèi)す獾膹姸扰浔?，也可改變各元色激光的波長，對光學超晶格晶體實行控溫和調(diào)溫，可實現(xiàn)調(diào)頻三元色激光輸出。實施例3按照圖5制作一臺無腔型的三元色激光器，具有極化周期為29.8μm的光學超晶格晶體(1)用1064nm光泵浦，產(chǎn)生波長為1535nm的信號光及波長為3468nm的閑置光；第二塊具有極化周期為7.8μm的光學超晶格晶體(4)具有倍頻功能，將1064nm的泵浦光倍頻為532nm的綠光；第三塊光學超晶格晶體(5)有兩種周期結(jié)構(gòu)，其極化周期分別為12.9μm及5.2μm，光學超晶格晶體(5)具有雙和頻功能，能將泵浦光及信號光和頻成為波長為628nm的紅光，再將信號光及產(chǎn)生的紅光和頻產(chǎn)生波長為446nm的蘭光；超晶格晶體都用周期極化的鉭酸鋰晶體(PPLT)；光學超晶格晶體(1),(4),(5)還可使用周期極化的鈮酸鋰光學超晶格晶體，或其它光學超晶格晶體。
與實施例1相同，改變光學超晶格晶體(1),(4),(5)的結(jié)構(gòu)周期，可改變?nèi)す獾膹姸扰浔?，也可改變各元色激光的波長，對光學超晶格晶體實行控溫和調(diào)溫，可實現(xiàn)調(diào)頻三元色激光輸出。
權(quán)利要求1．一種無腔型的三元色激光器，包括泵浦光源和參量介質(zhì)及耦合參量介質(zhì)，其特征在于所述的參量介質(zhì)和耦合參量介質(zhì)是光學超晶格晶體，1-3塊光學超晶格晶體直接安置在泵光后面。
2．按權(quán)利要求1所述的一種無腔型的三元色激光器，其特征在于所述的直接在泵光后安放1-3塊光學超晶格晶體，是在泵光后放置1塊光學超晶格晶體。
3．按權(quán)利要求1所述的一種無腔型的三元色激光器，其特征在于所述的直接在泵光后安放1-3塊光學超晶格晶體，是在泵光后放置2塊光學超晶格晶體。
4．按權(quán)利要求1所述的一種無腔型的三元色激光器，其特征在于所述的直接在泵光后安放1-3塊光學超晶格晶體，是在泵光后放置3塊光學超晶格晶體。
5．按照權(quán)利要求書1所述的一種無腔型的三元色激光器，其所述的光學超晶格晶體，包括周期極化的鉭酸鋰晶體、鈮酸鋰晶體、磷酸鈦氧鉀晶體及周期極化的非線性光學晶體。
6．權(quán)利要求書1所述的一種無腔型的三元色激光器，其特征在于所述的周期極化的光學超晶格晶體的極化周期在1-50微米范圍內(nèi)變化。
7．按照權(quán)利要求書1所述的一種無腔型的三元色激光器，其特征還包括所述的光學超晶格晶體放在一控溫和調(diào)溫的裝置上。
8．按照權(quán)利要求書1所述的一中無腔型的三元色激光器，其特征在于所述的泵光波長在400-1200納米范圍內(nèi)的連續(xù)光、脈沖光。
專利摘要本實用新型涉及一種無腔型的三元色激光器。本實用新型目的在于克服激光器輸出單一波長光的缺陷,從而提供一種在泵光后直接安置光學超晶格晶體做參量介質(zhì)和耦合參量介質(zhì),組成能同時輸出紅、綠、藍三元色激光的無腔型激光器,該激光器是結(jié)構(gòu)簡單、低閾值、高效率和優(yōu)質(zhì)光束的小型全固態(tài)無腔型激光器。
文檔編號H01S3/14GK2330087SQ98206498
公開日1999年7月21日 申請日期1998年7月8日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月8日
發(fā)明者許祖彥, 徐瑤, 劉嶸, 孔羽飛, 張恒利, 何京良, 房曉俊, 陳毓川, 朱永元, 陸延青, 祝世寧, 閔乃本 申請人:中國科學院物理研究所, 南京大學