[实用新型]一种光学参量振荡调Q激光模组及激光器封装

说明书

技术领域

本实用新型专利涉及激光技术领域，尤其涉及一种薄型一体化光学参量振荡调Q激光模组的封装结构和方法。 

背景技术

光学参量振荡技术作为一种在传统激光所达不到的波长区域内实现可调谐、高相干性激光输出技术而吸引了人们广泛的兴趣。在典型的光学参量振荡过程中，特定频率的泵浦激光器的泵浦光（pump）被转换成两个新的不同频率的光，具有较高频率的光被称为信号光（signal），而另一束则被称为闲频光（idler）。 

当前被研究和应用得最广泛的光学参量振荡过程是以近红外1.064μm的激光转换成1.5μm左右的信号光和3至5μm左右的闲频光。其中1.4μm到1.6μm波段作为人眼安全的激光波段之一，在激光测距、目标指示、环境监测、激光雷达等方面都有着及其重要的应用。波长在3μm到5μm的中红外激光处于大气传播的一个窗口，对大雾、烟尘等具有较强的穿透能力，因此在军事对抗、环境监测、遥感、医疗以及光谱学研究等诸多领域都有着重要的应用价值和前景。 

在中红外光学参量振荡激光器中，通常包含用来产生1.064μm近红外激光的激光晶体和用来产生光学参量振荡的非线性晶体，为了提高非线性光学参量振荡转换效率，脉冲形式的泵浦光由于能量密度更高，因此要比连续工作模式的效率更高，因此在脉冲中红外光学参量振荡激光器，还包括调Q晶体。对于激光晶体来说，掺钕钒酸钇(Nd:YVO4)由于其具有增益高，偏振输出，并且在808 nm抽运波长上具有很高的吸收系数等优点，被认为是最佳增益介质。对于非线性晶体来说，由于双折射相位匹配（BPM）存在走离效应，转换效率低，运转阈值高等缺点，阻碍了其在光学参量振荡过程中的应用。随着以周期性极化工艺的成熟，基于准相位匹配（QPM）技术的光学器件，由于能够最大限度地利用非线性光学晶体的有效非线性系数，并能实现所选定方向的匹配，使其具有转换效率高、体积小、使用方便等特点。其中掺氧化镁周期性极化反转铌酸锂(MgO:PPLN)由于具有抗损伤阈值高、非线性系数大、成本低并且适合大规模工业化生产等优点而被认为是最具研究和实用前景的非线性光学晶体。 

传统的光学参量振荡调Q激光器中存在5个甚至更多的分离光学元件，并且为了得到最佳的输出效率，这些光学器件需要精确地调节准直并固定，由此导致了当前光学参量振荡调Q激光器体积大、结构复杂、价格昂贵并且可靠性差。此外基于外加电场的周期性极化技术制作的掺氧化镁周期性极化反转铌酸锂晶体通常较薄（0.5 mm到1 mm）。因此使用这种薄型晶体会带来更大的调节难度，不易批量生产。专利201110446152.0和专利ZL201120417436.2发明了一种创新的“mGreen”一体化紧凑绿光芯片，将腔内倍频固体激光器的结构简化至2个光学元件，使得基于MgO:PPLN晶体的绿光固体激光器能够达到低成本，大批量的生产，解决了激光显示产业当前面临的绿光激光器方面的技术瓶颈。基于这个设计理念，本专利提出了一种将薄型激光晶体，调Q晶体和非线性倍频晶体集成为一体的结构设计，极大低简化了光学参量振荡调Q激光器制作工艺，使得低成本、批量紧凑型光学参量振荡调Q激光器成为可能。 

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本实用新型专利提出一种体积小，结构简单，稳定性好、调节和维修方便的薄型一体化光学参量振荡调Q激光模组和以此为基础的光学参量振荡调Q激光器。 

本实用新型专利采用的技术方案是： 

本实用新型专利提出一种薄型一体化光学参量振荡调Q激光模组，包括激光晶体（如Nd:YVO₄）、调Q晶体（如Cr:YAG）、非线性光学晶体（如MgO:PPLN）和导热基板（如Si）。在模组通光方向上，3种晶体依上述次序固定在导热基板上，两两晶体之间通光面保持平行且间隔一定的距离。导热基板与晶体之间通过夹料固定。三种晶体的通光面上镀有优化设计的特殊光学镀膜。