[发明专利]一种频率变换非线性光学芯片封装方法

说明书

所属技术领域

本专利涉及一种频率变换非线性光学芯片的封装方法，适用于基于腔内倍频的固体激光器领域。

背景技术

近年来，激光微型投影显示产业迫切需要较高功率的红，绿，蓝三基色激光器(每种颜色需要的功率从150mW到1W)。虽然630nm红光可以由镓砷磷(GaAsP)半导体激光器直接产生，蓝光可以由铟镓氮(InGaN)半导体激光器直接产生，但是由半导体材料，例如，铟镓氮材料直接产生绿光(约530nm)激光离商用化还有很大距离，即目前半导体绿光激光器存在功率低、效率低、寿命短以及价格昂贵等缺点。因此高效率、高功率、高可靠、低成本绿光激光器成为了激光投影显示产业的瓶颈。

通过二极管泵浦固体激光器倍频产生的紧凑型绿光激光器是目前绿光激光器的最佳途径。将掺钕的钒酸钇晶体(Nd:YVO₄，以下简称Nd:YVO₄)和掺5％氧化镁的周期极化铌酸锂晶体(MgO:PPLN，以下简称MgO:PPLN)通过胶合，光胶等制作技术仅可以获得＜150-200毫瓦的绿光输出。为了满足激光显示的需要，紧凑型绿光激光器的功率需进一步提高。本发明提供一种MgO:PPLN芯片封装方法，既能提高绿光输出功率，又能保持紧凑机构。从而大大降低高功率激光器的制作成本。

发明内容

为了满足低成本，大批量生产大功率绿光激光器的需求，本专利提供一种非线性光学晶体的制作方法，该方法以及其变化方法可以方便的批量制作大于500mW的紧凑型绿光模组。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1给出了本发明第一实施例的示意图；

图2给出了本发明第二实施例的示意图；

具体实施方式

图1给出了本发明第一实施例的示意图(制作流程图)。如图1所示，其总体制作流程为：(1)将镀好膜的固体激光晶体和非线性频率变换晶体按顺序排列好；(2)将入射面和出射面分别平行的支架放于固体激光晶体和非线性频率变换晶体之间；(3)将固体激光晶体，非线性频率变换晶体和支架粘接在一起形成一整体结构；(4)该整体结构固定安装在导热热沉上；(5)移去支架。在一个具体实施例中，晶体镀膜方式为：固体激光晶体例如Nd:YVO4的入射面膜系对808nm光高透，对1064nm和532nm高反；而其出射面膜系对1064nm和532nm高透；非线性频率变换晶体如MgO:PPLN的入射面膜系对1064nm和532nm高透；而其出射面膜系对1064nm高反，对532nm高透。激光晶体，非线性晶体以及支架的平行度要求达到小于10秒，以便于当三者通过胶合或光胶粘接在一起时可以保证激光器晶体的入射面和非线性频率变换晶体的出射面的平行度达到需要的范围。更进一步，通过胶合或光胶形成的整体结构需要通过胶水固定在导热的衬底上。支架可通过切割移去。切割可以按照所需要的尺寸大小切割。胶水可以为紫外胶，导热胶或金属焊料。导热衬底可为硅，以及金属平板。采用金属焊料时，Nd:YVO4、MgO:PPLN、衬底需预先金属化(比如镀金)。

图2给出了本发明第二实施例的结构示意图(顶视图)，其中1为激光晶体Nd:YVO4，2为非线性频率变换晶体MgO:PPLN，3为支架，4为切割线。在一个具体实施例中，在按照图1所示的制作方法制作好如图2所示的结构后，切割步骤即按照图2中的切割线方向切割。

需要指出的是，以上仅以Nd:YVO₄/MgO:PPLN非线性倍频芯片为例说明了本发明的基本思想。显然，本发明可应用于基于倍频以外，例如差频、和频等非线性过程的激光芯片制作。同时还需要指出的是，以上用于制作的激光晶体可为其他掺钕的钒酸盐晶体，如掺钕钒酸钆(Nd:GdVO₄)等，而准相位匹配的非线性倍频晶体可以为其他铁电晶体，例如周期极化的钽酸锂(PPLT)，周期极化的磷酸钛氧钾(PPKTP)等。