一種多路輸出激光器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多路輸出激光器。
【背景技術(shù)】
[0002]激光是通過受激輻射產(chǎn)生的，其作為光源的投影顯示裝置具有色域廣、壽命長和亮度高等優(yōu)點(diǎn)。鑒于激光的上述優(yōu)點(diǎn)，可發(fā)射激光的激光器已經(jīng)成為工業(yè)、通訊、科學(xué)及電子娛樂中的重要設(shè)備。
[0003]激光器的分類，按工作介質(zhì)分類，可分為氣體激光器、固體激光器、半導(dǎo)體激光器和染料激光器4大類。其中半導(dǎo)體激光器是一種比較實(shí)用和常用的激光器，半導(dǎo)體激光器是采用半導(dǎo)體作為工作物質(zhì)的激光器，其包括激勵(lì)源(使原子被激發(fā))、工作物質(zhì)(實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn))和諧振腔(光放大作用)。為實(shí)現(xiàn)大功率輸出，可將激勵(lì)源設(shè)置為多點(diǎn)光束發(fā)射以滿足激光的多路輸出，但多點(diǎn)光束發(fā)射時(shí)會(huì)出現(xiàn)發(fā)散角大的問題，因此需要將諧振腔設(shè)置為聚焦透鏡輸入和平面鏡輸出，聚焦透鏡用于聚焦激勵(lì)源發(fā)射出的發(fā)散角大的光束，為克服光束的發(fā)散角的問題，現(xiàn)有激光器采取了以下不同的改進(jìn)措施。
[0004]其中一種激光器是邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器，該激光器是通過對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行復(fù)雜的整形(例如，在激光陣列和倍頻晶體之間設(shè)置多個(gè)具有不同傾斜角度的透鏡，用于焦距激光陣列發(fā)射的多點(diǎn)光束)，該激光器是直接倍頻產(chǎn)生綠光激光，但是需要對(duì)半導(dǎo)體激光器進(jìn)行復(fù)雜的整形，因此增加了激光器的復(fù)雜性。
[0005]另外一種激光器是采用邊發(fā)射半導(dǎo)體泵浦平面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的激光晶體和倍頻晶體的方式獲取綠光激光，該激光器可實(shí)現(xiàn)高效轉(zhuǎn)換，但是平面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的激光晶體和倍頻晶體成本很高，因此采用該種激光器將增加成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供一種多路輸出激光晶體，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題。
[0007]本發(fā)明提供一種多路輸出激光器，包括泵浦光源、激光晶體、倍頻晶體和輸出鏡，所述單巴條半導(dǎo)體激光陣列、激光晶體、倍頻晶體和輸出鏡依次設(shè)置在同一光路上；所述泵浦光源為單巴條半導(dǎo)體激光陣列，所述單巴條半導(dǎo)體激光陣列中包含至少兩個(gè)發(fā)光元；所述單巴條半導(dǎo)體激光陣列與激光晶體之間的距離為預(yù)設(shè)距離；所述激光晶體的入射面與所述輸出鏡的入射面之間形成諧振腔。
[0008]可選的，所述預(yù)設(shè)距離范圍是大于等于0.1mm，且小于等于1.5mm。
[0009]可選的，所述預(yù)設(shè)距離是0.7mm。
[0010]可選的，所述激光晶體為摻釹的釩酸釔晶體或摻釹的釩酸釓晶體，且釹的摻雜濃度范圍是大于等于0.1%，且小于等于0.5%。
[0011]可選的，所述激光晶體的厚度范圍是大于等于0.5mm，且小于等于1.5mm。
[0012]可選的，所述激光晶體的長度范圍是大于等于2mm，且小于等于1mm;寬度范圍是大于等于7mm，且小于等于12mm。
[0013]可選的，所述單巴條半導(dǎo)體激光陣列中包含發(fā)光元的數(shù)量范圍是大于等于15個(gè)，且小于等于25個(gè)。
[0014]可選的，所述激光陣列中包含發(fā)光元的數(shù)量為19個(gè)。
[0015]可選的，所述發(fā)光元分別按照縱向列和橫向列排列形成所述激光陣列，所述橫向列上的相鄰發(fā)光元之間的距離稱為橫向間隔，所述縱向列上的相鄰發(fā)光元之間的距離稱為縱向間隔，所述橫向間隔與所述縱向間隔相同。
[0016]可選的，所述橫向間隔的范圍為大于等于0.2mm，且小于等于0.5mm。
[0017]可選的，所述橫向間隔為0.3mm。
[0018]可選的，所述每個(gè)發(fā)光元的輸出功率范圍為大于等于2W，且小于等于31
[0019]可選的，所述倍頻晶體采用以下晶體:PPLN、MgO: PPLN、MgO: PPSLN、PPLT、MgO: PPLT或MgO:PPSLT。
[0020]可選的，所述倍頻晶體的長度范圍是大于等于2mm，且小于等于4mm ;寬度范圍是大于等于8mm，且小于等于12mm ;厚度范圍是大于等于0.5mm，且小于等于1.5mm。
[0021]可選的，所述激光晶體的出射面上鍍1064nm的增透膜；所述激光晶體的入射面與所述輸出鏡的入射面形成諧振腔具體是，所述激光晶體的入射面和所述輸出鏡的入射面上均鍍1064nm高反膜。
[0022]可選的，所述激光晶體的出射面上鍍912nm的增透膜；所述激光晶體的入射面與所述輸出鏡的入射面形成諧振腔具體是，所述激光晶體的入射面上和所述輸出鏡的入射面上均鍍912nm高反膜。
[0023]可選的，所述輸出鏡為平面鏡。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0025]本發(fā)明提供一種多路輸出激光器，包括泵浦光源、激光晶體、倍頻晶體和輸出鏡，所述激光晶體的入射面上和所述輸出鏡的入射面上均設(shè)置高反鍍層，兩個(gè)設(shè)置有高反鍍層的入射面之間形成諧振腔；所述單巴條半導(dǎo)體激光陣列、激光晶體、倍頻晶體和輸出鏡依次設(shè)置在同一光路上；所述泵浦光源為單巴條半導(dǎo)體激光陣列，所述單巴條半導(dǎo)體激光陣列中包含至少兩個(gè)發(fā)光元；所述單巴條半導(dǎo)體激光陣列與激光晶體之間的距離為預(yù)設(shè)距離。該激光器采用至少有兩個(gè)發(fā)光元的單巴條半導(dǎo)體激光陣列作為泵浦光源，可以多路輸出激光光束，不但可以減少散斑，還可以增大輸出功率。上述預(yù)設(shè)距離是根據(jù)光的發(fā)散角大小確定的，在該預(yù)設(shè)距離下，照射至激光晶體上的光斑可保證泵浦功率密度，克服了泵浦光源發(fā)射光束的散射角問題。另外該激光器的結(jié)構(gòu)緊湊，體積較小。
[0026]另外，本發(fā)明還提供一種多路輸出激光器的優(yōu)選方案，由于所述激光陣列泵浦的發(fā)光元為多個(gè)，多路光斑照射在激光晶體上將造成激光晶體溫度過高，而該方案是為了增加所述激光晶體的散熱能力，具體是方案是，降低所述激光晶體的摻雜濃度，以及降低所述激光晶體的厚度。通過降低摻雜濃度和厚度的方法將提高所述激光晶體的散熱能力。
【附圖說明】
[0027]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種多路輸出激光器。
[0028]1、單巴條半導(dǎo)體激光陣列，2、激光晶體，3、倍頻晶體，4、輸出鏡，5、光纖微透鏡，6、激光晶體的入射面，7、激光晶體的出射面，8、倍頻晶體的入射面，9、倍頻晶體的出射面，10、輸出鏡的入射面，11、輸出鏡的出射面。
【具體實(shí)施方式】
[0029]本發(fā)明提供一種多路輸出激光器，該激光器可以多路輸出紅光激光、藍(lán)光激光或綠光激光等，在本發(fā)明的實(shí)施例中重點(diǎn)介紹多路輸出藍(lán)光激光和多路輸出綠光激光的情況。
[0030]請(qǐng)參考圖1，是本發(fā)明實(shí)施例提供的多路輸出激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]在本實(shí)施例中，該多路輸出激光器包括泵浦光源、激光晶體2、倍頻晶體3和輸出鏡4，所述激光晶體的入射面6上和所述輸出鏡的入射面10上均設(shè)置高反鍍層，兩個(gè)設(shè)置有高反鍍層的入射面之間形成諧振腔。
[0032]所述泵浦光源為單巴條半導(dǎo)體激光陣列I。
[0033]所述單巴條半導(dǎo)體激光陣列1、激光晶體2、倍頻晶體3和輸出鏡4按照順序依次排列，并且設(shè)置在同一光路上。所述單巴條半導(dǎo)體激光器陣列發(fā)射的光源依次通過激光晶體2和倍頻晶體3，最后通過輸出鏡4發(fā)射。
[0034]所述泵浦光源是采用808nm的單巴條半導(dǎo)體激光陣列1，該單巴條半導(dǎo)體激光陣列I上包含至少兩個(gè)發(fā)光元，即所述泵浦光源可發(fā)射多路光源至所述激光晶體2上，且根據(jù)每路光源的發(fā)散角度，確定所述泵浦光源與所述激光晶體2之間的距離。
[0035]由于所述半導(dǎo)體激光陣列發(fā)射光源的發(fā)散角比較大，所以在所述半導(dǎo)體激光陣列的發(fā)射面上緊貼一光纖微透鏡5，該光纖微透鏡5的作用是將半導(dǎo)體激光陣列的垂直方向發(fā)散角由40度減小到7度或更小，平行方向的發(fā)散角也可控制在7度的范圍內(nèi)，單個(gè)發(fā)光元的大小約為100微米* 100微米，在傳播0.2mm后光斑的大小為150微米* 150微米，傳播0.5mm后光斑的大小為220微米* 220微米，所以為了保證所述激光晶體2上小的發(fā)光點(diǎn)的泵浦功率密度，需要將半導(dǎo)體激光陣列到激光晶體2之間的距離控制在一定的范圍內(nèi)，該距離可稱為預(yù)設(shè)距離，所述預(yù)設(shè)距離的范圍一般設(shè)置在0.1mm到1.5mm之間。
[0036]根據(jù)多次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的結(jié)果，優(yōu)選的，為了提高激光轉(zhuǎn)換效率，所述半導(dǎo)體激光陣列與所述激光晶體2的預(yù)設(shè)距離為0.7mm。在該預(yù)設(shè)距離下，所述發(fā)光元發(fā)射的光在所述激光晶體2上形成的光斑大小及密度均為最佳狀態(tài)，并且由發(fā)散角大的問題造成的功率損失也會(huì)降低到最低，因此，在該預(yù)設(shè)距離下，可提高激光轉(zhuǎn)換效率。
[0037]所述單巴條半導(dǎo)體激光陣列I上的多個(gè)發(fā)光元是按照陣列的方式排列的，具體是，所述發(fā)光元分別按照縱向列和橫向列的方式排列為一個(gè)激光陣列，并且所述橫向列上的相鄰發(fā)光元之間的距離稱為橫向間隔，所述縱向列上的相鄰發(fā)光元之間的距離稱為縱向間隔。
[0038]為了保證所述激光陣列發(fā)射的光均勻地照射在所所述激光晶體2上，可將所述橫向間隔與所述縱向間隔設(shè)置為相同的間隔，并且該間隔的范圍可以設(shè)定為0.2mm-0.5mm之間。發(fā)光元之間的距離過大或者過小都會(huì)影響光斑照射在所述激光晶體2上的密度，優(yōu)選的，該間隔可設(shè)定為0.3mm，即相鄰兩個(gè)發(fā)光元之間的距離為0.3mm。
[0039]依據(jù)上述陣列的排布方式，所述激光陣列中可包含的發(fā)光元的數(shù)量為15-25個(gè)，優(yōu)選的，該發(fā)光元的數(shù)量可設(shè)定為19個(gè)，并且每個(gè)發(fā)光元可輸出的功率范圍為2W-3W。由于該激光器為多路輸出，相對(duì)于單路輸出的激光器，可輸出的總功率是單個(gè)發(fā)光元的功率與發(fā)光元數(shù)量的乘積，因此，該多路輸出激光器可提高輸出功率。
[0040]該多路輸出激光器在一定程度上提高了輸出功率的，但是，多個(gè)發(fā)光元發(fā)射的光照射在所述激光晶體2上，必然會(huì)造成激光晶體2的溫度升高，因此需要解決所述激光晶體2散熱的問題。
[0041]所述激光晶體2為摻釹的釩酸釔晶體或摻釹的釩