[实用新型]一种半导体激光器直接倍频装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及的是激光应用技术领域，尤其是一种半导体激光器直接倍频装置。

背景技术

随着激光技术的发展，激光器应用于很多领域，如生物医学、激光瞄准，激光通信等。比如蓝光激光系统可以和红光半导体激光器、内腔倍频的全固化绿激光器一起作为彩色显示的全固态标准三原色光源应用于激光显示；因为波长较短，经透镜聚焦后聚光点更小，在高密度光学存储中，利用紫色光进行光刻，同样大小的DVD光盘容量是普通CD盘的40倍以上，普通家用DVD盘的6-7倍。

目前较为常见的是把半导体激光器作为泵浦源，通过泵浦激光晶体，可以将光束质量差、光谱结构差的半导体激光转换为谱线窄、基横模的固体激光输出，并且谐振腔内高的往返激光通过非线性光学手段进行频率转换，实现了倍频激光输出。由于需要调整腔内形成光学谐振腔的光学元件要同时考虑激光介质和非线性晶体的影响，且这种结构稳定度受环境变化因素的影响较大。

通过二次谐波(SHG)可以将半导体激光器的输出光作为基频光直接倍频得到激光输出，但是要求半导体激光器不仅能够输出较高的激光功率，而且还必须实现单管、单频运转。高功率半导体激光器由于发光孔径为线状10mm×1um（常规CM-Bar）、发散角大、光束质量差等特点，获得其倍频光较困难。因此，采用光学反馈压缩等技术，通过外腔加强的办法，改善半导体激光器光束质量、压缩其发射线宽，并且将半导体激光器输出锁定在非线性晶体无源谐振腔的共振频率上就成为这项技术的关键问题。

半导体激光器光栅-外腔非相干光谱合束技术，是实现高亮度半导体激光输出的有效方法之一，先利用外腔与半导体激光器后腔面组成外腔半导体激光器，将不同的合束单元锁定在不同的波长，再利用光栅或其他色散元件的色散作用，将各个发光单元激光束空间重叠成一束输出，这样合束之后的光束质量得到了极大的改善，于是实现了高功率输出条件下实现高光束质量输出，极大地提高了半导体激光器输出亮度，能够实现高的基频光与倍频光的光－光转换效率，同时近两年随着非线性晶体生长技术的发展，晶体对于外腔直接倍频技术的发展带来了无限生机，使半导体激光器直接倍频技术成为当前最有潜力的一项技术之一。

实用新型内容

本实用新型的目的，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种半导体激光器直接倍频装置的技术方案，该方案能够实现每个合束单元波长的锁定压窄和模式选择，同时将发光单元激光束空间近场和远场重叠成一束输出，极大的改善合束之后的光束质量，于是实现了高功率输出条件下实现高光束质量输出，对应的锁定光谱具有很高的谱亮度。

本方案是通过如下技术措施来实现的：一种半导体激光器直接倍频装置，半导体激光器发射出的激光束依次经过光谱合束及压窄机构、隔离器、耦合透镜、TEC温度控制模块、非线性倍频晶体和第二耦合输出镜后输出。

作为本方案的优选:光谱合束及压窄机构包括有第一准直镜、第二准直镜、空间变换透镜、光栅和第一耦合输出镜；由半导体激光器发出的激光束依次透射过第一准直镜、第二准直镜和空间变换透镜后射入光栅；光栅将入射的激光束反射至第一耦合输出镜输出至隔离器；半导体激光器和光栅分别位于空间变换透镜两侧的焦距处。

作为本方案的优选:隔离器包括反射镜和λ∕2波片；从光谱合束及压窄机构输出的激光束由反射镜反射到λ∕2波片；反射后的激光束透射过λ∕2波片后输出到耦合透镜。

作为本方案的优选:第一耦合输出镜针对P光或S光的透射率为5%-15%。

作为本方案的优选:半导体激光器的前腔反射率小于第一耦合输出镜。

作为本方案的优选:第二耦合输出镜上镀有针对基频光具有高反射率并且针对倍频光具有高透射率的膜。

作为本方案的优选:反射镜上镀有针对S偏振光或P偏振光具有高反射率的膜。

作为本方案的优选:非线性倍频晶体为BBO或LBO或KTP或PPKTP或KTA或KN。

作为本方案的优选:非线性倍频晶体的前后端面针对基频光和倍频光进行增透处理，对非线性倍频晶体其余表面针对倍频光进行增反处理后形成非线性倍频晶体波导层。

作为本方案的优选:TEC温度控制模块对非线性倍频晶体进行整体温控。