[发明专利]基于级联光参量过程的高功率红绿蓝激光器

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用级联结构光学超晶格来实现光参量振荡级联和频过程，获得高功率可见光波段多波长激光输出的装置，特别是以铌酸锂、钽酸锂等超晶格为变频晶体的全固态红绿蓝激光器。

背景技术

显示技术的发展经历了黑白显示、彩色显示、数字显示这几个阶段。在彩色时代，由黑白改变为彩色，展现了绚丽多彩的世界。在数字时代，由标清转向高清，从模拟信号源提升为数字信号源，从中小尺寸屏幕提高到大屏幕。激光显示是继前三代显示技术后的“第四代”显示技术(LDT)，激光显示是以红、绿、蓝(RGB)三基色激光为光源的显示技术，可以最真实地再现客观世界丰富、艳丽的色彩。与自然光色域相比较，传统显示设备只能再现人眼所见颜色的30％而目前正在开发中的激光显示方式可覆盖90％，这一巨大的潜力让我们对激光显示技术的未来充满期待，因此激光显示被称为“人类视觉史上的革命”。随着全固态激光器技术取得突飞猛进的发展，体积小、功率高的瓦级以上的RGB DPL(diode pump laser)全固态激光器被相继开发出来，这就为发展激光视频显示奠定了基础。

激光投影显示技术得到了快速发展。激光投影显示技术与传统的显示技术相比有以下几个优势：亮度高、饱和度高、高色纯度高、色域大，同时还可以在曲面上投影等，因此将成为下一代大色域全色显示的主流技术。激光显示近期最有可能应用的领域包括激光电影放映机、激光投影机、激光电视和激光微投等。红、绿、蓝是自然界的三个基本颜色，任何可见的色彩都可以通过调节一定比例的红、绿、蓝来组成。通常产生红绿蓝三色激光源的方法有以下几种：一种是利用多个基波源和多个非线性频率转换晶体实现倍频或和频；另一种是利用多个基波源和一块非线性频率转换晶体实现倍频及和频过程；第三种是利用一个基波源和一块非线性频率变换晶体实现参量及和频过程。前两种方案大大增加了结构的复杂性和成本，对于获得结构紧凑，设计灵活，体积小、造价低、简单易行的全固态激光器系统，第三种方案更为简洁。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种基于级联光参量过程的高功率红绿蓝激光器，它解决了现有的红绿蓝激光器结构复杂，不利于集成化，且成本较高的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于级联光参量过程的高功率红绿蓝激光器，它包括基波光源，基波光源经过衰减器和小孔，经准直系统和聚焦系统后聚焦，聚焦后进入光学谐振腔，光学谐振腔与反射镜相配合。

所述的基波光源为脉冲或准连续的光源，由泵浦光源发出，泵浦光源为532nm绿光，重复频率为从1Hz到150KHz调谐。

所述聚焦系统为柱透镜，焦距为300mm。

所述光束谐振腔包括前腔镜、级联结构光学超晶格和后腔镜，光学超晶格置于控温炉中；所述控温炉的控制精度为0.1℃，前腔镜镀有多层膜，且前腔镜为圆形凹面镜，后腔镜镀有多层膜，且后腔镜为柱形凹面镜。

所述级联结构光学超晶格包括准周期、非周期、双周期和级联周期；级联结构光学超晶格的基质材料包括同成分LiTaO3、同成分LiNbO3、化学计量比LiTaO3、化学计量比LiNbO3、掺MgO的铌酸锂、掺MgO的钽酸锂、磷酸钛氧钾晶体KTP和磷酸钛氧铷晶体RTP。

所述级联结构光学超晶格优选公度比双周期结构光学超晶格，以提高光学超晶格极化质量，实现高效高功率的红绿蓝三色激光输出。

所述双周期结构是由一个周期结构叠加在另外一个的周期上，两个周期分别标为l和L，l＜L，相应的调制序列分别为f₁(x)和f₂(x)，f₁(X)和f₂(x)只取+1和-1，代表两个相反的极化方向，双周期结构如下：