[发明专利]一种基于可见光光纤激光器的白色混合激光光源

说明书

本发明公开了一种基于可见光光纤激光器的白色混合激光光源，包括：蓝光泵浦源，所述蓝光泵浦源连接有传光模块，传光模块连接有机械结构模块；所述机械结构模块内设置有增益光纤，通过所述增益光纤对接收的光束进行混合得到不同色温的白色激光，本发明充分利用了蓝光半导体二极管体积小、成本低、功率高的特性，以及光纤激光器的转换效率高、体积小和散热性能优异的特点，实现了低能耗、高输出、发热低、易集成的三基色混合白光激光光源。该光源可以作为高性能的光源应用于激光显示领域，也可以应用于需要特定光谱的照明领域或农业领域等方面。

技术领域

本发明涉及激光技术领域，具体涉及一种基于可见光光纤激光器的白色混合激光光源。

背景技术

自1960年第一台激光器诞生以来，激光已经在通信，安防，光存储，制造加工和激光显示等领域得到了广泛应用。尤其是在可见光波段的激光，由于其高单色性，高亮度和高方向性，使得激光显示成为了最新一代的大色域显示技术。另外，某些特定波长的激光在农业作物培育和特种照明方面也有很大的作用。在激光显示领域，早期的光源是气体、固体激光器，由于产生激光的过程复杂、结构复杂、生产工艺复杂、稳定性差、可靠性差等缺点，已经基本淘汰。目前市场上以半导体激光器为主。半导体激光器是基于半导体芯片制备技术而研发设计的激光器，通过激发相应禁带宽度的半导体材料或通过对全固态激光器进行非线性频率转换产生激光，输出功率高，可以直接获得红绿蓝激光,但仍然存在许多问题：

1.单管功率不足，通过许多单管的合成拼接才能得到大功率显示光源，耦合损耗导致需要复杂的热管理；光束质量较差，需要额外的光学合成与整形元件。这两者导致高亮度激光投影需要的光源体积庞大，不利于集成。

2.可见光波段的波长选择较少，不能满足超大色域的多基色显示的需求。

3.绿光半导体材料势阱浅，导致了“green gap”问题，使得绿光的获得及其功率、寿命、效率的提升仍比较困难。

4.半导体激光器带宽较窄，不容易调节，会引起散斑效应。

5.目前蓝光和绿光大功率二极管完全依赖于进口，国内虽有相关研究，但与商品化还有不少距离，短期内无法实现国产替代。

近期，可见光光纤激光器作为新型激光显示光源进入了人们的视野。

在可见光波段，以日亚和欧司朗为代表的半导体二极管的技术相当成熟，比如450nm附近波段的蓝光二极管，520nm绿光二极管和638nm/650nm/660nm红光半导体二极管，均有单管W级以上的功率输出，因此以红绿蓝半导体二极管为三基色形成的白光光源，已经大批量应用在激光显示和照明领域。但是，它们尤其是绿光的低转换效率带来的大体积和高发热的问题严重制约着显示设备亮度的进一步提高，也不利于节能环保和碳达峰的实现。所以，越来越多的研究集中在可见光光纤激光器领域。在光纤中产生可见光主要有四种方式，包括非线性频率转换(NFC)、光参量振荡器(OPO)、拉曼光纤频移和稀土离子掺杂光纤的上、下转换等。其中稀土离子的下转换技术是使用特定波长的激光泵浦一定浓度的稀土离子掺杂光纤，通过下转换的方式得到高斜率效率、散热性能优异的激光输出。激发出的激光波长由掺杂稀土离子的能级结构决定。近年来，基于蓝光泵浦掺镨氟化物增益光纤产生的红光光纤激光器，基于蓝光泵浦掺镨氟化物光纤产生的绿光光纤激光器，基于蓝光泵浦的掺镝氟化物增益光纤产生的黄光光纤激光器等，都出现了新的突破，实现了瓦级以上的连续输出，基本具备了商业应用的可能性。特别是结合双包层增益光纤对泵浦光的高利用率，进一步提高了泵浦效率和能量转化效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于可见光光纤激光器的白色混合激光光源，利用光纤激光器转换效率高，体积小和散热性能优异的优势，解决当前用于激光显示和照明领域的激光半导体光源的功耗高，体积大，散热差的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于可见光光纤激光器的白色混合激光光源，包括：