[发明专利]一种适于激光显示用的自倍频绿光固体激光器

说明书

技术领域

本发明涉及一种绿光固体激光器，特别是涉及一种采用长波通滤光腔镜膜制作的适于激光显示用的自倍频绿光固体激光器。

背景技术

可见波段激光在激光显示、信息存储、生物医学、光学研究等领域有着越来越广泛的应用。其中，以红、绿、蓝(RGB)三基色激光为光源的激光显示技术可实现90％的色域空间覆盖率，能真实再现客观世界丰富艳丽的色彩，因此备受关注。目前，获得绿光的主要途径是采用倍频晶体KTP、PPLN或LBO等，对Nd³⁺离子产生的1064nm激光进行倍频获得532nm的绿光输出。但是这种包含激光工作物质和倍频材料两种晶体的激光器，结构复杂，稳定性不高，而且两块晶体的胶合工艺一直限制了这种激光器的高功率输出和大规模发展。

自倍频激光器能够在一块晶体中同时实现激光过程和非线性倍频过程，具有结构简单紧凑、稳定性强、规模生产制作成本低等优势，因而成为近年来的研究热点，并有望在某些方面取代激光晶体和倍频晶体的组合系统。掺钕硼酸钙氧钆(Nd:GdCOB)晶体，因其制作原料价格低廉，可以用提拉法生长，容易得到大尺寸、高光学质量单晶等特点，成为最具应用潜力的自倍频晶体之一。目前，已有研究报道用钛宝石激光器泵浦Nd:GdCOB晶体获得225mW自倍频绿光输出，如文献1：C.Q.Wang，Y.T.Chow，W.A.Gambling，et al.，Efficient self-frequency doubling of Nd:GdCOB crystal by type-I phase matching out of its principal planes，Optics Communications，174：471-474，2000中所介绍。用激光二极管(LD)泵浦Nd:GdCOB晶体微片获得1.35W自倍频绿光输出，如文献2：J.Y.Wang，H.J.Zhang，Z.P.Wang，et al.，Watt-level self-frequency-doublingNd:GdCOB Lasers，Optics Express，18：11058-11062，2010。

然而，Nd:GdCOB自倍频晶体的基频光波长具有随温度漂移的特性，从而导致高功率输出时绿光发射波长向长波方向红移。图1是文献2中所介绍的Nd:GdCOB自倍频晶体基频光波段发射截面图，该晶体主要有1060nm、1068nm和1091nm三个发射谱带。在低功率泵浦激光运转时，1060nm-1068nm附近的基频光起振；随着泵浦功率升高，晶体内部温度升高，长波方向1091nm附近的激光增益会增加。然而，1068nm与1091nm之间波长只相差不到30nm，通常采用的高反射膜要实现窄带宽、高陡度，工艺上是非常难的；而且，高反射膜边带波纹明显，很难在保证1060nm和1068nm处高反射的同时保证1091nm处的高透射。当1091nm附近的激光增益增加到一定程度时，很容易在腔内形成谐振，最终导致自倍频绿光波长由530nm-534nm向545.5nm红移。越接近526.3nm的绿光越有利于激光显示，正如文献3.Z.Y.Xu，Y.Bi，Large laser projection displays utilizing all-solid-state RGB lasers，Light-Emitting Diode Materials and Devices，Proc.of SPIE，5632，115-122，2005所介绍，因此这种随泵浦功率升高的红移现象降低了激光显示有利波段的输出效率。

发明内容

本发明的目的在于：针对Nd:GdCOB自倍频晶体发射自倍频绿光波长随泵浦功率升高单向红移，无法实现高功率下激光显示有利波段530nm-534nm高效输出的问题，从而提出一种激光晶体采用Nd:GdCOB自倍频晶体，以及腔镜使用长波通滤光腔镜膜代替传统高反射膜来控制基频光波长，进而实现适于激光显示用的高效自倍频绿光固体激光器。

本发明的目的是这样实现的：