[发明专利]一种上转换激光笔的制造方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体激光器制造与应用技术领域。

背景技术

发射可见光的半导体激光笔，以体积小，携带轻便，色彩艳丽被人们大量应用在激光指示、照明、演出领域中。现有产品使用的基础材料多是AlInGaAs、GaN、ZnSe生产工艺复杂，如使用：气相外延法(VPE)，分子束外延法(MBE)，金属有机化合物汽相淀积方法(MOCVD)，化学束外延(CBE)等技术，以上方法成本大，设备与技术要求高。

使用上转换荧光技术，直接将简单廉价的近红外半导体激光器的发射不可见光转换成可见光，是人们寻求的手段之一。现有技术主要是将上转换荧光玻璃制备成光纤或棒状结构的转换腔，反复经过玻璃透镜聚焦，产生可见光束；当光纤或棒状结构的上转换荧光玻璃被红外激光激发时，透明度高传播距离远，但发光与转换强度相对较弱。

上转换荧光粉体材料及光纤玻璃材料的制备技术，在中国专利96122293.X、99103865.7、01138920.6、200410017067.2、200610135388.1、200780015225.2。等中已经被充分揭示。上述专利主要使用的是氧化铝、氧化铅、氟化钡、锆酸盐、磷酸盐等，在1300度以下烧结，低温二次处理；它们共同特点是粉体材料发光效率高但无法传播可见光，光纤玻璃材料可以转换传播但发光效率低，无法制造成激光笔。

本发明的一种上转换激光笔的制造方法，使用硅酸盐上转换玻璃聚焦透镜，结合980红外半导体激光器，制造出一种结构简单、发光效率高的便携式激光笔，该笔可以发出可见绿光与蓝光。

发明内容

本发明的一种上转换激光笔的制造方法，它包括：前端红外上转换荧光玻璃透镜(1)与中部红外线980nm半导体激光器(2)及固定它们的金属散热管(3)，3V电池电源(4)座构成。当电源接通时，半导体激光器发射出不可见980nm红外激光，经上转换荧光玻璃透镜转换并聚焦发出可见激光束。

本发明的一种上转换激光笔整体是以金属铜管(3)为基础，内部前端设置上转换荧光玻璃透镜(1)；中部红外线980nm半导体激光器(2)；尾部是放置电池位置，电池使用DC3V为工作电源(4)；同时外部铜管可以帮助激光器工作时散热。

本发明的红外上转换荧光玻璃透镜主要成份是：高透过率的硅酸盐玻璃，及高效率发光的氟化钇钠的混合玻璃态。在玻璃材料制备过程中，氟与氧的比例控制，是透明度与发光效率的重要决定因素。上转换荧光玻璃经过光学冷加工，可制成各类小尺寸的凸凹透镜。

本发明的红外上转换荧光玻璃透镜是由以下成份组成(重量比)：3％ Er₂O₃，20％ Yb₂O₃，45％YF₃，9％ NaF，6％ H₃BO₃，17％ SiO₂均匀混合后，放置密封的坩锅内，在1600度烧结5小时制成，并加工成凸透镜，在980nm红外激光照射时可以产生绿色光束。

本发明的红外上转换荧光玻璃透镜还可以是由以下成份组成(重量比)：3％ Tm₂O₃，20％Yb₂O₃，45％ YF₃，9％ NaF，6％ H₃BO₃，17％ SiO₂均匀混合后，放置密封的坩锅内，在1600度烧结5小时制成，并加工成凸透镜，在980nm红外激光照射时可以产生蓝色光束。

本发明中的H₃BO₃加入可以将玻璃溶解温度降低到1600度，使用正常的硅钼加热电炉可以完成热熔烧结。同时对提高玻璃透明度与硬度有重要作用。

本发明的红外上转换荧光玻璃透镜前后端均可设置光学聚焦凸凹透镜，经聚焦后可以改变可见光照射距离。

附图说明图1激光笔结构原理图

具体实施方式

本发明的一种上转换激光笔的制造方法，它包括：前端红外上转换荧光玻璃透镜(1)与中部红外线980nm半导体激光器(2)及固定它们的金属散热管(3)，3V电池电源(4)座构成。当电源接通时，半导体激光器发射出不可见980nm红外激光，经上转换荧光玻璃透镜转换并聚焦发出可见激光束。

本发明涉及的红外线980nm半导体激光器为市场常见的激光器，功率大于50mW产生效果明显。本发明使用的铜质材料笔管，可以为激光器散热起较大作用。