一種紫外固體激光器的制造方法
【技術領域】
[0001]本申請涉及一種固體激光器，具體涉及一種半導體激光二極管作為栗浦源的紫外固體激光器。
【背景技術】
[0002]紫外激光在紫外光刻、生物細胞的熒光分析等領域得到廣泛的應用，要求紫外激光器具有高的轉換效率并輸出高功率。
[0003]近年來InGaN、GaN基半導體激光器得到了廣泛地發展，GaN基半導體激光器能夠輸出400nm的紫外激光，并且可連續工作1000小時左右，然而很難輸出10mW以上的單橫模激光以滿足。此外，采用非線性晶體利用SHG (二階諧波產生)效應及THG (三階諧波產生)效應以減小振蕩波長也得到了廣泛的應用，可得到380nm及以下波長范圍的紫外光，然而振蕩效率降低并且壽命也變短。
【發明內容】
[0004]本實用新型提供一種InGaN基半導體激光二極管作為栗浦源的紫外固體激光器。
[0005]—種紫外固體激光器，包括栗浦源、聚焦透鏡、固態增益介質、波長轉換元件，其特征在于:所述栗浦源為InGaN基半導體激光二極管，發出激光光束作為栗浦光；所述固態增益介質采用Pr3+、Er3+共摻的固態激光晶體，栗浦光經聚集透鏡聚焦后入射至固態激光晶體的入光面，所述入光面作為諧振腔的輸入鏡；在固態激光晶體的出光方向后方設置諧振腔的輸出鏡；在固態激光晶體與輸出鏡之間設置波長轉換元件和標準具；所述固態增益介質、波長轉換元件、標準具和輸出鏡設置在熱沉上，所述栗浦源設置在散熱基座上，聚焦透鏡設置在透鏡支架上；所述熱沉、散熱基座與透鏡支架設置在可以調節溫度的帕爾貼元件以調節各光學元件的溫度。
[0006]所述栗浦源、聚焦透鏡、固態增益介質、波長轉換元件、標準具、輸出鏡及帕爾貼元件設置在密封箱中，密封箱的出光處設置有出光窗口，紫外激光從所述出光窗口出射。
[0007]所述InGaN基半導體激光二極管為寬帶隙激光二極管，通過半導體制冷器調節激光二極管的溫度，使其輸出波長約為400nm。
[0008]所述固態激光晶體為Pr3+，Er3+:YLF晶體，在栗浦光的作用下能夠從能級3Pq躍迀到能級3F4，可輸出720nm的激光；所述Pr3+，Er3+ = YLF晶體的入光面鍍400nmHT/720nmHR膜，在400nm處的透過率約為80%，在720nm處的反射率約為99% ;所述Pr3+, Er3+: YLF晶體的出光面鍍720nmAR/360nmHR膜，在720nm處具有低反射率，反射率約為0.2%，在360nm處的反射率約為95%。
[0009]所述波長轉換元件為非線性光學材料，采用MgO = LiNbO3晶體，具有周期性疇極化反轉結構，其疇極化反轉結構的周期為1.65 μ m，將720nm的基波轉化為二階諧波360nm，經輸出鏡輸出360nm的紫外激光。
[0010]所述輸出鏡的入光面鍍720nmHR/360nmHT膜，在720nm處的反射率在99%以上，在360nm處的透過率在95%以上。
[0011]所述標準具作為波長選擇元件，使得激光器的諧振腔內為單縱模振蕩，由此降低噪聲。
[0012]所述熱沉、基座由銅材料制成。
[0013]所述InGaN基半導體激光二極管的輸出功率為2W，獲得的360nm的紫外激光約為10mW0
[0014]摻雜Pr3+與Er 3+共摻的固態激光晶體在InGaN基半導體激光二極管的栗浦下，能夠在700-800nm范圍內振蕩，可實現從能級3P。躍迀到能級3F4,從而輸出720nm的激光，并且可通過具有周期性疇極化反轉結構的波長轉換元件產生二階諧波，而高效率地獲得360nm的紫外激光，并且激光器的結構簡單，損耗較小；此外還能夠調節各光學元件的溫度，使光學元件保持在最佳的工作狀態，提高轉化效率。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型實施例的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖1對本實用新型作進一步詳細說明。
[0017]本實用新型提供了一種紫外固體激光器，包括栗浦源1、聚焦透鏡2、固態增益介質3、波長轉換元件5、F-P標準具6、輸出鏡4，所述栗浦源I為InGaN基半導體激光二極管，設置在由銅材料制成的散熱基座11上，并通過半導體制冷器調節半導體激光二極管I的溫度，使其輸出400nm的激光作為栗浦光，輸出激光的功率為2w ;所述固態增益介質3采用摻Pr3+、Er3+共摻的LiYF 4晶體(以下稱為Pr3+，Er3+: YLF激光晶體)，栗浦光經聚集透鏡2聚焦后入射至ΡΛ Er3+:YLF激光晶體的入光面3a，在栗浦光的作用下能夠從能級3Ρ。躍迀到能級3F4,可輸出720nm的激光；所述入光面3a作為諧振腔的輸入鏡，所述Pr3+，Er3+: YLF激光晶體3的入光面鍍400nmHT/720nmHR膜，在400nm處的透過率約為80%，在720nm處的反射率約為99% ;所述Pr3+，Er3+:YLF激光晶體3的出光面3b鍍720nmAR/360nmHR膜，在720nm處具有低反射率，反射率約為0.2%，在360nm處的反射率約為95%。
[0018]在所述Pr3+，Er3+:YLF激光晶體3后方設置波長轉換元件5，所述波長轉換元件5為非線性光學材料，采用MgO: LiNbO3晶體，具有周期性疇極化反轉結構，其疇極化反轉結構的周期為1.65 μ m，將720nm的基波轉化為二階諧波360nm。在波長轉換元件5后方設置F-P標準具6，作為波長選擇元件，使得激光器的諧振腔內為單縱模振蕩，由此降低噪聲。在所述F-P標準具6后方設置諧振腔的輸出鏡4，所述輸出鏡4的入光面鍍720nmHR/360nmHT膜，在720nm處的反射率在99%以上，在360nm處的透過率在95%以上，經輸出鏡4輸出360nm的紫外激光。
[0019]所述Pr3+，Er3+:YLF激光晶體3、波長轉換元件5、F-P標準具6和輸出鏡4依次設置在由銅材料制成的熱沉10上，所述聚焦透鏡2設置在透鏡支架12上；所述熱沉10、散熱基座11與透鏡支架12設置在可以調節溫度的帕爾貼元件14上，在所述熱沉10上設置熱敏電阻(未圖示)檢測設置在熱沉10上的光學元件的溫度，并通過帕爾貼元件10調節各光學元件的溫度。
[0020]所述栗浦源1、聚焦透鏡2、Pr3+，Er3+: YLF激光晶體3、波長轉換元件5、F-P標準具6、輸出鏡4、散熱基座11、透鏡支架12、熱沉10及帕爾貼元件14設置在密封箱16中，密封箱的出光處設置有出光窗口 15，經出光窗口 15輸出360nm的紫外激光21，平均功率約為10mW0
[0021]上述實施例僅示例性說明本實用新型的原理及其功效，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型創造性構思的前提下，還可以做出若干變形與改進，都屬于本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種紫外固體激光器，包括栗浦源、聚焦透鏡、固態增益介質、波長轉換元件，其特征在于:所述栗浦源為InGaN基半導體激光二極管，發出激光光束作為栗浦光；所述固態增益介質采用Pr3+、Er3+共摻的固態激光晶體，栗浦光經聚集透鏡聚焦后入射至固態激光晶體的入光面，所述入光面作為諧振腔的輸入鏡；在固態激光晶體的出光方向后方設置諧振腔的輸出鏡；在固態激光晶體與輸出鏡之間設置波長轉換元件和標準具；所述固態增益介質、波長轉換元件、F-P標準具和輸出鏡設置在熱沉上，所述栗浦源設置在散熱基座上，所述聚焦透鏡設置在透鏡支架上；所述熱沉、散熱基座與透鏡支架設置在可以調節溫度的帕爾貼元件以調節各光學元件的溫度。2.根據權利要求1所述的紫外固體激光器，所述栗浦源、聚焦透鏡、固態增益介質、波長轉換元件、標準具、輸出鏡及帕爾貼元件設置在密封箱中，密封箱的出光處設置有出光窗口，紫外激光從所述出光窗口出射。3.根據權利要求1所述的紫外固體激光器，所述InGaN基半導體激光二極管為寬帶隙激光二極管，采用半導體制冷器調節激光二極管的溫度，使其輸出波長約為400nm。4.根據權利要求3所述的紫外固體激光器，所述固態激光晶體為Pr3+，Er3+:YLF晶體，在栗浦激光的作用下能夠從能級3P。躍迀到能級3F4，可輸出720nm的激光；所述？1*3+，Er3+: YLF晶體的入光面鍍400nmHT/720nmHR膜，在400nm處的透過率約為80%，在720nm處的反射率約為99% ；所述Pr3+，Er3+: YLF晶體的出光面鍍720nmAR/360nmHR膜，在720nm處具有低反射率，反射率約為0.2%，在360nm處的反射率約為95%。5.根據權利要求4所述的紫外固體激光器，所述波長轉換元件為非線性光學材料，采用MgO = LiNbO3晶體，具有周期性疇極化反轉結構，其疇極化反轉結構的周期為1.65 μπι，將720nm的基波轉化為二階諧波360nm，經輸出鏡輸出360nm的紫外激光。6.根據權利要求1所述的紫外固體激光器，所述輸出鏡的入光面鍍720nmHR/360nmHT膜，在720nm處的反射率在99%以上，在360nm處的透過率在95%以上。7.根據權利要求1所述的紫外固體激光器，所述F-P標準具作為波長選擇元件，使得激光器的諧振腔內為單縱模振蕩，由此降低噪聲。8.根據權利要求1所述的紫外固體激光器，所述熱沉、散熱基座由銅材料制成。
【專利摘要】本實用新型公開了一種紫外固體激光器，包括InGaN基半導體激光二極管作為泵浦源、聚焦透鏡、Pr3+與Er3+共摻的LiYF4固態激光晶體、波長轉換元件、F-P標準具、輸出鏡，Pr3+:與Er3+共摻的LiYF4固態激光晶體在InGaN基半導體激光二極管的泵浦下，能夠在700-800nm范圍內振蕩，可實現從能級3P0躍遷到能級3F4，從而輸出720nm的激光，并且可通過具有周期性疇極化反轉結構的波長轉換元件產生二階諧波，而高效率地獲得360nm的紫外激光，并且激光器的結構簡單，損耗較小。
【IPC分類】H01S3/16, H01S3/0941
【公開號】CN204858265
【申請號】CN201520689924
【發明人】肖旭輝, 周勇, 崔曉敏
【申請人】蘇州英谷激光有限公司
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年9月9日