[发明专利]高功率小型激光器封装

说明书

技术领域

本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种能够并行输出的高功率小型激光器。

背景技术

目前，产生可见光和紫外光的激光器已经可以实现小型化、低损耗、高功率。因此在激光显示、光学存储、光谱分析等领域可以有广泛的应用。在可见光区域内，较短波长(如400nm-445nm)范围内，已经出现商用价值的激光器，然而获得波长大于470nm(绿光)的高功率激光的技术却仍在探索中。产生绿光的现有技术，是泵浦光(如波长为808nm的激光)通过掺钕的激光晶体(如Nd:YAG、Nd:YVO4)、非线性晶体(如KTP、LBO)或周期性极化非线性晶体(PPMgOLN、PPZnOLT、PPLN)的倍频作用，产生倍频光(如波长为532nm)。基于上述原理，可以将结构进行简化，制作小型化激光器，如在申请号为WO2010138116、WO2011028207，以及US7724797的专利申请中介绍的那样，它的基本结构包含LD泵浦光源，自聚焦耦合镜，非掺杂/掺杂的激光晶体与非线性倍频晶体共同构成的微型芯片，输出镜。若将周期性极化非线性晶体(如PPMgOLN)作为非线性倍频晶体，可以实现高功率绿光激光的输出，如专利号为US7724797所述，绿光的转化效率可以达到20-30％，远远高于使用KTP作为倍频晶体所达到的转化效率。上述方案，虽然具有小型化、高功率、结构紧凑等特点，但所使用的元器件数量众多，各元器件相互独立，激光器内部结构复杂，导致调节不方便，不利于大规模生产；并且由于LD泵浦光源的最大输出功率制约着绿光转化效率，因此，此类型高功率小型激光器存在输出功率的极限，无法满足客户的定制要求。

上述专利仅仅描述的是单一性激光器，LD泵浦光源的最大输出功率制约着激光器的最大转化效率。为了实现更高功率激光的输出，满足客户的定制要求，可以使用激光阵列并行输出的技术。现有的技术，有一种扩展腔表面发射的激光技术(VECSELs)，如在申请号为WO2006105258的专利申请中介绍的那样，它是包含表面发射的激光阵列、非线性晶体、腔内倍频的半导体激光器技术。而固体激光器现有技术主要是针对一束固体激光的输出或者是多束固体激光束通过耦合镜阵列耦合成高功率固体激光器的应用，如申请号200710121829.7的专利申请中介绍的那样。上述技术方案，LD阵列泵浦光源基于同一衬底，因此热量高度集中，不易散热。另外，虽然LD激光器面阵内的多个LD激光器之间为串联、并联、或者串联并联相结合、或者各自独立，但光路中未加入PD反馈，因此无法获知各个LD泵浦光源输出的泵浦光是否满足要求，进而导致上述连接方式使得LD泵浦光源无法达到最佳效果。并且激光晶体和非线性晶体对温度较为敏感，使用同一晶体，可能导致晶体内部各点温度不均，不利于激光的高功率输出。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种体积小、结构简单、调节和维修方便，稳定性好的高功率固体激光器。

本发明采用的技术方案是：

一种高功率小型激光器封装，包括LD泵浦光源、激光模块(如mGreen模组)、PD反馈器、反射镜，以及输出滤波片，其特点是，上述元件均以金属管壳作为承载并固定在其上，且所有组件均封装在激光器保护管壳内，LD泵浦光源固定在竖直的金属管壳上；所述激光模块，由激光晶体和光学倍频晶体构成，固定在金属管壳的内壁上，其中激光晶体和光学倍频晶体上镀有特殊镀膜，激光晶体和光学倍频晶体以及晶体上的镀膜共同形成光学谐振腔；所述LD泵浦光源发出的泵浦光照射在所述激光模块上；输出滤波片垂直于金属管壳放置于另一端，形成单一平台高功率小型激光器结构。

上述方案中，LD泵浦光源出射光束偏振态为分为TM模式和TE模式，当调节LD的放置方向，偏振方向垂直于底部金属管壳时，将所述激光模块平行于底部金属管壳放置；当调节LD的放置方向，偏振方向平行于底部金属管壳时，将所述激光模块垂直于底部金属管壳放置。所述激光模块与光传播方向平行。

上述方案中，所述绿光激光器的金属管壳上有1处刻有定位线；所述定位线定位所述激光模块到LD泵浦光源的最佳距离。

上述方案中，所述PD反馈器放置在LD泵浦光源的发光点后端的热沉上；泵浦光源的散射光，由PD反馈器接收。

上述方案中，所述PD反馈器放置在LD泵浦光源的发光点后面；泵浦光源的散射光，由PD反馈器接收。

上述方案中，所述的高功率小型激光器的反射镜与金属管壳呈45°放置，PD反馈器置于反射镜正下方；绿光经过反射镜，有极少数绿光被反射，由PD反馈器接收。