[发明专利]一种半导体激光直接倍频的小型化蓝光激光器

说明书

本发明公开了一种半导体激光直接倍频的小型化蓝光激光器，包括：近红外半导体激光器、光束整形和耦合透镜组、PPLN晶体、谐振腔镜，其中：所述近红外半导体激光器包括近红外边发射半导体激光器、垂直腔面发射半导体激光器、光纤耦合输出的近红外半导体激光器；所述PPLN晶体为准相位匹配的周期极化晶体。本发明结构紧凑，体积小、重量轻、成本低；本发明采用准相位匹配的周期极化PPLN晶体实现倍频，具有较高的光光转化效率，能够获得较高功率的蓝色激光；本发明采用的近红外半导体激光器技术成熟，产品类型丰富，实用性强，便于推广使用。

技术领域

本发明涉及一种小型化全固态激光器，特别涉及一种采用半导体激光直接倍频的蓝光全固态激光器。

背景技术

蓝色激光在生物光子学仪器、生物分析、光谱学、荧光激发成像、生物检测、激光医学和激光通讯等方面存在有重要的应用。同时，蓝光488nm也是传统的已获得广泛应用的Ar离子气体激光器的两个主要激光输出波长之一，与全固体激光器相比，气体激光器有寿命短、效率低、结构复杂以及运行成本高的缺点。因此，研究高效紧凑的小型化蓝色全固态激光产生技术在科研、医疗、显示等方面有着十分重要的意义。

目前，产生全固态蓝色激光的主要技术途径一般有：(1)采用蓝光半导体激光二极管(LD)经过光束整形后，直接发射。(2)利用半导体激光泵浦和非线性频率变换方式产生两束全固态激光，再通过光学和频手段实现蓝色激光输出。采用途径(1)的蓝光半导体激光器，虽然结构比较紧凑，体积小，但由于蓝色半导体量子阱芯片生长技术的限制，关键技术为国外公司垄断，因此制造成本非常高。例如：基于蓝光LD光束整形，功率200mW的488nm激光器售价达10万元。途径(2)是利用全固态激光的和频技术路线，其关键首先是产生两束不同波长的全固态激光，经过两束激光的功率配比，通过特殊的非线性晶体和频产生蓝色激光输出。该技术路线较为复杂，使用光学元器件多，成本高。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的全固态蓝光激光器存在问题，如：价格昂贵、性价比不高、系统复杂等缺点，发明一种采用技术较为成熟的近红外半导体激光，经光束整形后，通过PPLN晶体直接倍频产生蓝色激光的小型化全固态激光器。

本发明的目的可通过下述4个技术方案来实现：

方案一：

一种半导体激光直接倍频的小型化蓝光激光器，包括近红外半导体激光器1、光束整形和耦合透镜组、光束反射装置、PPLN晶体、热沉和温度控制器，所述光束整形和耦合透镜组置于近红外半导体激光器1的发射端一侧，光束整形和耦合透镜组的双面均镀有近红外激光增透膜，光束反射装置将从光束整形和耦合透镜组通过光束耦合到光学振荡腔中PPLN晶体，PPLN晶体置于光学振荡腔的光腰位置，经过光学振荡腔内振荡后形成蓝色激光输出，热沉设有三个，分别连接于近红外半导体激光器上以及PPLN晶体的两侧，近红外半导体激光器1的热沉以及PPLN晶体的热沉均连接温度控制器。

进一步，所述光束反射装置包括第一反射镜和第二反射镜，第一反射镜设于光束整形和耦合透镜组的后端，第二反射镜设于PPLN晶体的后端，第一反射镜和第二反射镜位置相对，均与入射光呈45°角放置，通过光束整形和耦合透镜组的光束从第一反射镜反射到第二反射镜，最终垂直反射至PPLN晶体内，第一反射镜镀有45°近红外激光高反膜，第二反射镜的反射面镀有45°近红外激光高反膜和蓝光增透膜，另一面镀有45°蓝光增透膜。

进一步，所述第二反射镜和PPLN晶体之间设有第一平凹镜，第一平凹镜的凹面朝向PPLN晶体，第一平凹镜的平面镀有蓝光激光和近红外激光的双波长增透膜，第一平凹镜的凹面镀有蓝光激光增透膜和近红外激光的部分增透膜；

PPLN晶体靠近第一平凹镜的凹面的端面镀有蓝光激光和近红外激光的双波长增透膜，另一端面镀有蓝光激光和近红外激光的双波长高反膜。

所述光学振荡腔由第一平凹镜的凹面和PPLN晶体上镀有蓝光激光和近红外激光的双波长高反膜的端面构成。