[发明专利]一种两片式结构的腔内倍频微片激光器的加工方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种腔内倍频微片激光器的加工方法，尤其涉及一种一定工作温度范围内具有较高消光比腔内倍频微片激光器加工方法。

【背景技术】

在半导体泵浦倍频激光器中，微片结构的腔内倍频激光器具有高效率，结构紧凑等优点。半导体激光二极管泵浦腔内倍频绿光输出原理示意图如图1所示：包括半导体泵浦源1(LD)、准直透镜2、聚焦透镜3、双折射型激光晶体4及II类位相匹配倍频晶体5。S₁和S₂为腔内倍频微片激光器的两个镀膜面。通常S₁面镀对泵浦光增透，对基频光λ_ω和倍频光λ_2ω高反的膜，S₂面镀对基频光λ_ω高反和对倍频光λ_2ω高透的膜，这样双折射型激光晶体4及II类位相匹配倍频晶体5连同两端的膜层形成激光谐振腔，在泵浦源及光学透镜的作用下可在该激光腔内产生倍频光，相对普通分立元件所制作的激光器而言，因该腔内倍频激光器的最终完工尺寸可以很小，如0.8mm×0.8mm×2.5mm，故通常称之为腔内倍频微片激光器。在这种两片式结构的腔内倍频微片激光器中，由于双折射型激光晶体与II类位相匹配倍频晶体通常光轴夹角为45°，根据II类位相匹配条件：λ_ω(e)+λ_ω(o)→λ_2ω(e)或λ_ω(e)+λ_ω(o)→λ_2ω(o)，从II类位相匹配倍频晶体5中产生的倍频光为线偏光，其光轴方向平行或垂直于倍频晶体的光轴，因此倍频光偏振方向与双折射型激光晶体4的夹角也为45°，当反向倍频线偏光通过双折射型激光晶体4时，分解为不同传播速度的且振动方向互相垂直的o、e倍频光，双折射型激光晶体4相对II类位相匹配倍频晶体5产生的反向倍频光而言，其作用相当于一波片，使得从II类位相匹配倍频晶体5出射的反向倍频光往返两次穿过双折射型激光晶体4后，其倍频光的偏振方向及消光比由双折射型激光晶体在该微片激光器工作状态下的波片效应所决定。例如，普通两片式腔内倍频微片激光器由0.5mm厚的Nd:YVO₄和2mm厚的KTP组成，对于其中的0.5mm厚的Nd:YVO₄而言，在532nm处相邻两级次半波片或全波片之间的厚度差仅为2.2微米，普通两片式腔内倍频微片激光器的加工方法中由于在双折射型激光晶体的抛光过程中没有精确控制双折射型激光晶体的厚度，也就使得该双折射型激光晶体的波片效应各不相同，这样不同批次制造出来的微片激光器其输出的倍频光消光比也必然各不一样，在某一固定工作温度下微片激光器所输出倍频光的消光比高的可达到100∶1以上，低的接近园偏光，在1∶1附近，各不相等。

随着倍频激光器的发展，人们对倍频激光器的要求越来越高，要求在特定工作温度范围内激光输出功率高，光斑模式好，偏振方向固定，消光比较高，如要求大于10∶1，器件微小，成本低廉，以上普通加工方法所制造出来的微片激光器虽然成本低廉但因在双折射型激光晶体的抛光过程中没有按一定要求去控制双折射型激光晶体在倍频光处的位相差，即双折射型激光晶体的厚度，使得所输出的倍频光无法满足上述特定的要求。

为了实现较高消光比偏振方向固定的倍频光输出，通常的办法是将图1中腔内倍频微片激光器的前腔镜S₁面膜层设计成对泵浦光增透，对基频光高反和对倍频光增透的方式，使由II类位相匹配倍频晶体产生的倍频光经过双折射型激光晶体后直接透过，不再返回到倍频晶体中，从而保证倍频光输出具有极高的消光比。但这种方法在提高了消光比的同时，倍频光在两相反方向却均有输出，单一方向上的出光效率降低了一半。另一种办法是在双折射型激光晶体与II类位相匹配倍频晶体之间加上对倍频光高反及对基频光高透的膜层，阻止倍频光往返于激光晶体，从而获得具有极高消光比的偏振倍频光输出。但这种方法因为在激光晶体与倍频晶体之间加入了高反膜层，增大了腔内损耗，降低效率，且因为双折射激光晶体和倍频晶体之间要光胶或深化光胶才能保证高的输出功率，从而加大了加工方法的难度，使得成本不易低廉。其它方法如中国专利第ZL200520068583.8号等所述，所采用的微片激光器的结构均为三片式的结构，这种结构虽然可以在一定程度上提高消光比，但皆因结构相对复杂，方法步骤增加，使得产品成本必然增高。

【发明内容】