蓝光激光器
蓝光激光器
蓝光激光器采用半导体激光二极管作为泵浦源，常规类设计最高输出功率为10瓦。
该类激光器采用半导体侧面泵浦，输出功率高，寿命长，便于维护，内置循环水冷却以保证激光稳定输出，可长时间连续工作。
产品特点：
1)温控、驱动和激光器完全集成，结构小巧紧凑，外部只需直流供电
2)经过高低温存储和振动冲击测试，具有可靠的稳定性，环境温度在-15～45度范围时，可24小时连续稳定工作
3)具有数字调制功能和模拟调制功能
4)冗余的散热设计、双向温控和完善的双向温度保护功能，可以保证宽广的工作温度范围而不会影响激光器的寿命。
而且，蓝紫光405一字线可广泛应用于各种工业中。同时，在工业和工艺待业的校正与定位中，取代了标尺、三角板、挡块等设备。并且能够帮助您在无法采用机械请打零贰玖捌捌柒贰陆柒柒叁导向或在需要双手同时工作的地方工作。可以调节颜色和亮度，使之适合于材料表面和您所在位置的环境光线。
对日成售出的产品一律保证一年保修，三年维修的原则，在保修期内出现的任何质量问题将给予认真负责的处理。欢迎用户提供宝贵的改进意见。
BIBO晶体腔内倍频高效率473nm蓝光激光器.
文章编号 :0258-7025(2004 09-1030-03 BIBO 晶体腔内倍频高效率 473nm 蓝光激光器 郑权 1, 赵岭 1, 董胜明 2 1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 , 吉林长春 130022 2 山东大学晶体材料国家重点实验室 , 山东济南 250100 摘要 BI BO (BiB 3O 6 晶体是一种新型的非线性光学晶体 , 物化性能稳定、光损伤阈值高 , 并且具有相当大的非线性光学系数 , 可以制作成频率变换器件 , 获得高效的倍频激光输出。报道了用 BI BO 晶体对一台运转于 946nm 激光谱线的激光二极管 (LD 抽运 N d YA G 激光器进行腔内倍频获得高效率的 473nm 蓝光输出的实验结果。用国产的激光二极管端面抽运厚 2. 2mm, 掺杂浓度 1. 0at. -%的 N d Y A G 激光晶体 , 在注入抽运光功率为 1. 6W 时 , 用 5mm 长的Ⅰ类临界位相匹配BIBO 晶体获得的 T EM 00模蓝光输出达 183mW , 相应的腔内倍频转换效率为 11. 4%, 比同样工作条件下 10mm 长Ⅰ类 L BO 晶体的倍频效率高 45%以上。关键词激光技术 ; BIBO 晶体 ; 激光二极管 ; 蓝光激光器中图分类号 T N 248. 1文献标识码 A High Efficient Blue Laser Generation at 473nm by BIBO Crystal ZHENG Quan 1, ZHAO Ling 1, DONG Sheng -ming 2
1 Chang chun I nstitute of Op tics , Fine M echanics and P hy sics , T he Chines e A cadem y of Sciences , Changchun , J ilin 130022, China 2 T he State K ey Laboratory of Cry stal M ater ial , S hand ong U niv er sity , J inan , S handong 250100, China Abstract BIBO (BiB 3O 6 cr ystal is a novel no nlinear cry st al, w hich has st able physical and chemical pr operties, hig h dest ro y threshold , and big nonlinear effectiv e co efficient , so BI BO cr ystal can be used as fr equency co nver sion dev ice to obtain ef ficient second har monic w av e gener atio n. In this paper , hig h efficient blue laser a t 473nm w as gener ated by BIBO cry st al inser ted in a diode-pum ped N d Y A G (Y 3A l 5O 12 laser at 946nm for int ra-ca vit y frequency doubling . A home made laser diode was used to end pump a piece of 2. 2mm long N d YA G cr ystal do pped w ith 1. 0at . -%.W ith 1. 6W pumped laser , 183mW T EM 00mode stable blue laser output w as o bt ained by a 5mm long Ⅰ ty ped BIBO cr ysta l, conver sio n efficiency up to 11. 4%, which w as abo ut 45%hig her than a 10mm long Ⅰ t yped L BO (L iB 2O 3 cr ystal. Key words laser t echnique ; BI BO cry st al ; laser diode ; blue laser 收稿日期 :2003-06-02; 收到修改稿日期 :2003-08-04基金项目 :国家863计划 (N o. 2002AA 311141 资助项目。
44瓦超高功率808nm半导体激光器设计与制作
44瓦超高功率808 nm半导体激光器设计与制作 仇伯仓，胡海，何晋国 深圳清华大学研究院 深圳瑞波光电子有限公司 1. 引言 半导体激光器采用III-V化合物为其有源介质，通常通过电注入，在有源区通过电子与空穴复合将注入的电能量转换为光子能量。与固态或气体激光相比，半导体激光具有十分显著的特点：1）能量转换效率高，比如典型的808 nm高功率激光的最高电光转换效率可以高达65%以上[1]，与之成为鲜明对照的是，CO2气体激光的能量转换效率仅有10%，而采用传统灯光泵浦的固态激光的能量转换效率更低, 只有1%左右；2）体积小。一个出射功率超过10 W 的半导体激光芯片尺寸大约为mm3, 而一台固态激光更有可能占据实验室的整整一张工作台；3）可靠性高，平均寿命估计可以长达数十万小时[2]；4）价格低廉。半导体激光也同样遵从集成电路工业中的摩尔定律，即性能指标随时间以指数上升的趋势改善，而价格则随时间以指数形式下降。正是因为半导体激光的上述优点，使其愈来愈广泛地应用到国计民生的各个方面，诸如工业应用、信息技术、激光显示、激光医疗以及科学研究与国防应用。随着激光芯片性能的不断提高与其价格的持续下降，以808 nm 以及9xx nm为代表的高功率激光器件已经成为激光加工系统的最核心的关键部件。高功率激光芯片有若干重要技术指标，包括能量转换效率以及器件运行可靠性等。器件的能量转换效率主要取决于芯片的外延结构与器件结构设计，而运行可靠性主要与芯片的腔面处理工艺有关。本文首先简要综述高功率激光的设计思想以及腔面处理方法，随后展示深圳清华大学研究院和深圳瑞波光电子有限公司在研发808nm高功率单管激光芯片方面所取得的主要进展。 2.高功率激光结构设计 图1. 半导体激光外延结构示意图
445nm蓝光激光器一体说明书
蓝光激光器 使用说明书 为了更好的使用本产品，使用前请先认真阅读本说明书，并将其妥善保存，以备将来之用
地址Add：北京市朝阳区酒仙桥东路1号，电子称科技园M7栋东4层电话Tel：（+86）-010-********一、产品描述 1.1产品描述: 产品名称为二极管泵浦全固体激光器（DPSSL），波长为445nm，输出功率可根据客户需要自主进行调节，功率输出范围是（0mW-500mW）；交流电AC 输入范围是（90V-265V)，具体操作可参照手册说明进行操作。1.2产品特点及应用： 镭志威生产的激光器与其他同种产品来说，优势是体积小、效率高、功率稳定性好、光斑质量好、运输和使用方便、无污染。目前在工业和科研领域的应用已包括材料处理、医疗诊断、仪器制造、基础研究、光存储、娱乐、图像记录、检测与控制、全色显示、测向与指示、国防军事等。1.3安全注意 1.3.1激光对人体和眼睛具有潜在危害，严禁用激光照射他人，尤其眼睛。1.3.2不可将激光长时间照射到人体或易燃物体，以免因激光发热引起事故。 1.3.3调试过程中应在激光输出的光路上放置一块吸收性能良好的黑色金属材料作为光束 终止器，防止引起火灾事故。 1.3.3工作场所无反射物(玻璃\镜子及金属物)并保证使激光射向安全的地方,所有现场人 员佩戴激光防护眼镜。 1.3.4工作中的激光装置，假如不发出激光，也不要用眼睛探视光路。1.4使用环境及要求 1.4.1本产品应在干燥、清洁和无静电环境中使用，工作环境温度10~35℃,适宜工作环境 温度20~30℃，避免高温、高湿和剧烈震动、冲击。 1.4.2必须保证激光头外壳温度与适宜工作温度相近后，才允许开启激光器，以免温差过 大,影响激光器性能或损坏器件。 1.4.3搬动仪器时，请保持电源和激光头为一整体，不可提其中之一，而让另一部分处悬 空状态。警告：本产品属于4类激光设备，直接的强激光照射可以对人体皮肤产生严重伤害，特别是将使眼睛致盲，调试操作人员必须具备激光安全防护的常识，工作中必须佩戴针对445nm 波长的专用激光防护眼镜。 注：北京镭志威光电技术有限公司在销售激光器的时候，考虑到我们客户的安全使用问题，同时还可提供相应的激光防护眼镜。（如右图） 二、尺寸数据对照表 尺寸名称 长宽高激光头尺寸102.0mm 58.0mm 46.3mm 电源尺寸 230.0mm 164.0mm 81.0mm 镭志威激光防护眼镜
半导体激光器驱动电路设计(精)
第9卷第21期 2009年11月1671 1819(2009)21 6532 04 科学技术与工程 ScienceTechnologyandEngineering 2009 Sci Tech Engng 9 No 21 Nov.2009 Vol 通信技术 半导体激光器驱动电路设计 何成林 (中国空空导弹研究院,洛阳471009) 摘要半导体激光驱动电路是激光引信的重要组成部分。根据半导体激光器特点,指出设计驱动电路时应当注意的问题,并设计了一款低功耗、小体积的驱动电路。通过仿真和试验证明该电路能够满足设计需求,对类似电路设计有很好的借鉴作用。 关键词激光引信半导体激光器窄脉冲中图法分类号 TN242; 文献标志码 A 激光引信大部分采用主动探测式引信,主要由发射系统和接收系统组成。发射系统产生一定频率和能量的激光向弹轴周围辐射红外激光能量,而接收系统接收处理探测目标漫反射返回的激光信号,而后通过信号处理系统,最终给出满足最佳引爆输出信号。由此可见,激光引信的探测识别性能很大程度上取决于激光发射系统的总体性能,即发射激光脉冲质量。而光脉冲质量取决于激光器脉冲驱动电路的质量。因此,半导体激光器驱动电路设计是激光引信探测中十分重要的关键技术。 图1 驱动电路模型 放电,从而达到驱动激光器的目的。 由于激光引信为达到一定的探测性能,通常会要求激光脉冲脉宽窄,上升沿快,一般都是十几纳秒甚至几纳秒的时间。因此在选择开关器件时要求器件开关速度快。同时,由于激光器阈值电流、工作电流大 [1] 1 脉冲半导体激光器驱动电路模型分析 激光器驱动电路一般由时序产生电路、激励脉冲产生电路、开关器件和充电元件几个部分组成,如图1。 图1中,时序产生电路生成驱动所需时序信号,一般为周期信号。脉冲产生电路以时序信号为输入条件。根据其上升或下降沿生成能够打开开关器件的正激励脉冲或负激励脉冲。开关器件大体有三种选择:双极型高频大功率晶体管、晶体闸流管电路和场效应管。当激励脉冲到来时,开关器件导通,
半导体激光器驱动电源的控制系统
半导体激光器驱动电源的控制系统 使用单片机对激光器驱动电源的程序化控制，不仅能够有效地实现上述功能，而且可提高整机的自动化程度。同时为激光器驱动电源性能的提高和扩展提供了有利条件。 1 总体结构框图 本系统原理，主要实现电流源驱动及保护、光功率反馈控制、恒温控制、错误报警及键盘显示等功能，整个系统由单片机控制。本系统中选用了C8051F单片机。C8051F单片机是完全集成的混合信号系统级芯片(SOC)，他在一个芯片内集成了构成一个单片机数据采集或控制系统所需要的几乎所有模拟和数字外设及其他功能部件，如本系统中用到的ADC和DAC。这些外设部件的高度集成为设计小体积、低功耗、高可靠性、高性能的单片机应用系统提供了方便，也大大降低了系统的成本。光功率及温度采样模拟信号经放大后由单片机内部A/D 转换为数字信号，进行运算处理，反馈控制信号经内部D/A转换后再分别送往激光器电流源电路和温控电路，形成光功率和温度的闭环控制。光功率设定从键盘输入，并由LED数码管显示激光功率和电流等数据。 2 半导体激光器电源控制系统设计 目前，凡是高精密的恒流源，大多数都使用了集成运算放大器。其基本原理是通过负反作用，使加到比较放大器两个输入端的电压相等，从而保持输出电流恒定。并且影响恒流源输出电流稳定性的因素可归纳为两部分：一是构成恒流源的内部因素，包括：基准电压、采样电阻、放大器增益(包括调整环节)、零点漂移和噪声电压;二是恒流源所处的外部因素，包括：输入电源电压、负载电阻和环境温度的变化。 2.1 慢启动电路 半导体激光器往往会因为接在同一电网上的多种电器的突然开启或者关闭而受到损坏，这主要是由于开关的闭合和开启的瞬间会产生一个很大的冲击电流，就是该电流致使半导体激光器损坏，介于这种情况，必须加以克服。因此，驱动电源的输入应该设计成慢启动电路，以防损坏，：左边输入端接稳压后的直流电压，右边为输出端。整个电路的结构可看作是在射级输出器上添加了两个Ⅱ型滤波网络，分别由L1，C1，C2和L2，C6，C7组成。电容C5构成的C型滤波网络及一个时间延迟网络。慢启动输入电压V在开关和闭合的瞬间产生大量的高频成分，经过图中的两个Ⅱ型网络滤出大部分的高频分量，直流以及低频分量则可以顺利地经过。到达电阻R和C组成的时间延迟网络，C2和C4并联是为了减少电解电容对高频分量的电感效应。 2.2 恒流源电路的设计 为了使半导体激光器稳定工作，对流过激光器的电流要求非常严格，供电电路必须是低噪声的稳定恒流源驱动，具体电路。 使用单片机对激光器驱动电源的程序化控制，不仅能够有效地实现上述功能，而且可提高整机的自动化程度。同时为激光器驱动电源性能的提高和扩展提供了有利条件。 1 总体结构框图 本系统原理，主要实现电流源驱动及保护、光功率反馈控制、恒温控制、错误报警及键盘显示等功能，整个系统由单片机控制。本系统中选用了C8051F单片机。C8051F单片机是完全集成的混合信号系统级芯片(SOC)，他在一个芯片内集成了构成一个单片机数据采集或控制系统所需要的几乎所有模拟和数字外设及其他功能部件，如本系统中用到的ADC和DAC。
全固体蓝色激光技术综述
第32卷 第4期 激光与红外Vol.32,No.4 2002年8月 LASER & INFRARED August,2002 文章编号:100125078(2002)0420221203 全固体蓝色激光技术综述 刘伟仁,霍玉晶,何淑芳,冯立春 (清华大学电子系激光教研组,北京100084) 摘 要:阐述了实现全固体蓝激光器的几种典型方法,主要有直接发射蓝光的半导体激光二极 管;红外二极管LD的倍频;频率上转换方法获得蓝光;倍频、和频等非线性光学手段获得蓝 光。介绍了全固体蓝激光器目前的技术水平,并对高功率全固体蓝激光的发展前景做了展望。 关键词:全固体;蓝光激光器;Nd∶ Y VO4;Nd∶Y A G;LD抽运 中图分类号:TN248 文献标识码:A All2solid2state B lue Laser T echnology L IU Wei2ren,HUO Yu2jing,HE Shu2fang,FEN G Li2chun (Laser laboratory of Electrical Engineering Department,Tsinghua University,Beijing100084,China) Abstract:Means to realize all2solid2state bule lasers is discussed such as blue laser diode,frequency doubling of LD, up2conversion,nonlinearly optics.Also the recent progress and forward2looking of high power solid2state blue laser is given K ey w ords:all2solid2state;blue laser;Nd∶Y VO4;Nd∶Y A G;diode2pumping 1 引 言 全固体蓝光激光器是继绿光激光器之后的一种崭新的可见激光光源,随着大功率半导体激光器工艺的成熟和提高,给LD抽运的高功率全固体蓝光激光器的实现奠定了基础。下面我们针对实现全固体蓝光激光的方法、国际上全固体蓝光激光达到的技术水平及今后蓝光激光的发展前景进行阐述。 2 全固体蓝光激光器的实现方法 获得蓝光的方法可以总结为以下几种:1)半导体材料直接发射蓝光;2)由激光二极管输出激光的倍频;3)以上转换材料为增益介质的蓝光激光器;4)倍频、和频、光参量振荡等非线性光学手段产生蓝光。下面我们就上面的几种方法进行讨论和比较。 2.1 半导体材料直接发射蓝光 就尺寸、牢固性、效率及成本意义上讲,蓝绿激光源的最终器件应是半导体激光器。短波长的半导体蓝绿光激光器最具实际意义的应用是高密度存储,它的实现可以使目前的光盘信息存储量提高四倍。早在1990年,人们便开始了对半导体材料ZnSe的研究,1996年日本索尼公司采用单量子阱激活层分别限制双异质结结构在常温下实现了515nm的蓝光发射,输出功率1mW,连续工作了100h。然而在生长过程中P2N结内形成的缺陷在高阈值电流、高结温环境下迅速扩散,使其寿命难以大幅度提高,距离商品化的10000h的目标相距甚远。推进半导体蓝光二极管商品化进程最有贡献的是日本的日亚(Nichia)化学工业公司,该公司在1997年采用MOCVD技术利用G aN材料,在15%失配的石英基底上生长出了InCaN多量子阱结构的408.6nm蓝光LD。该蓝光LD的寿命达到了1000h[1]。目前,日本的日亚公司和美国的相干公司均推出了输出功率为5mW的产品封装的蓝光LD。虽然,该产品的价格还高得惊人,但距离广泛推广已经为时不远了。 2.2 由激光二极管输出光的倍频 虽然蓝光LD的商品化已经指日可待,但目前 作者简介:刘伟仁(1971-),男,博士,现为清华大学博士后,主要从事全固体蓝绿光激光技术研究。 收稿日期:2002201218
半导体激光器工作原理及主要参数
半导体激光器工作原理及主要参数 OFweek激光网讯：半导体激光器又称为激光二极管（LD，Laser Diode），是采用半导体材料作为工作物质而产生受激发射的一类激光器。常用材料有砷化镓（GaAs）、硫化镉（CdS）、磷化铟（InP）、硫化锌（ZnS）。激励方式有电注入、电子束激励和光泵浦激励三种形式。半导体激光器件，一般可分为同质结、单异质结、双异质结。同质结激光器和单异质结激光器室温时多为脉冲器件，而双异质结激光器室温时可实现连续工作。半导体激光器的优点在于体积小、重量轻、运转可靠、能耗低、效率高、寿命长、高速调制，因此半导体激光器在激光通信、光存储、光陀螺、激光打印、激光医疗、激光测距、激光雷达、自动控制、检测仪器等领域得到了广泛的应用。 半导体激光器工作原理是：通过一定的激励方式，在半导体物质的能带（导带与价带）之间，或者半导体物质的能带与杂质（受主或施主）能级之间，实现非平衡载流子的粒子数反转，当处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合时便产生受激发射作用。半导体激光器的激励方式主要有三种：电注入式、电子束激励式和光泵浦激励式。电注入式半导体激光器一般是由GaAS（砷化镓）、InAS（砷化铟）、Insb（锑化铟）等材料制成的半导体面结型二极管，沿正向偏压注入电流进行激励，在结平面区域产生受激发射。电子束激励式半导体激光器一般用N型或者P型半导体单晶（PbS、CdS、ZhO等）作为工作物质，通过由外 部注入高能电子束进行激励。光泵浦激励式半导体激光器一般用N型或P型半导体单晶（GaAS、InAs、InSb等）作为工作物质，以其它激光器发出的激光作光泵激励。 目前在半导体激光器件中，性能较好、应用较广的是：具有双异质结构的电注入式GaAs 二极管半导体激光器。 半导体光电器件的工作波长与半导体材料的种类有关。半导体材料中存在着导带和价带，导带上面可以让电子自由运动，而价带下面可以让空穴自由运动，导带和价带之间隔着一条禁带，当电子吸收了光的能量从价带跳跃到导带中去时就把光的能量变成了电，而带有电能的电子从导带跳回价带，又可以把电的能量变成光，这时材料禁带的宽度就决定了光电器件的工作波长。 小功率半导体激光器（信息型激光器），主要用于信息技术领域，例如用于光纤通信及光交换系统的分布反馈和动态单模激光器（DFB-LD）、窄线宽可调谐激光器、用于光盘等信息处理领域的可见光波长激光器（405nm、532nm、635nm、650nm、670nm）。这些 器件的特征是：单频窄线宽、高速率、可调谐、短波长、光电单片集成化等。 大功率半导体激光器（功率型激光器），主要用于泵浦源、激光加工系统、印刷行业、生物医疗等领域。 半导体激光器主要参数： 波长nm：激光器工作波长，例如405nm、532nm、635nm、650nm、670nm、690nm、780nm、810nm、860nm、980nm。 阈值电流Ith：激光二极管开始产生激光振荡的电流，对小功率激光器而言其值约在数 十毫安。
医学中常用的激光器
医学中常用的激光器 自第一台激光器问世后，人们对激光器件及技术进行了大量的研制工作，取得了相当可观的成果。目前能实现激光运转的工作物质达数百种以上，大体上分为气体、固体、半导体、染料等几大类。人们在探索激光产生机理的同时，扩展了激光的频谱范围，几千条谱线遍布于真空紫外到远红外的广阔光谱区域。激光方向性好、强度大，可以使被照物体在1/1000s内产生几千度的高温，瞬间发生汽化。由于激光的物理特性决定了其具有明显的生物学效应，。各种不同的激光具有不同的特性和组织效应，正确认识激光的这些特点，是选择和合理利用激光的基础。 一．气体激光器 气体激光器，按工作物质的性质，大致可分成下列三种：(1)原子激光器：利用原子跃迁产生激光振荡，以氦氖激光器为代表。氩、氪、氙等惰性气体，铜、镉、汞等金属蒸气，氯、溴、碘等卤素，它们的原子均能产生激光。原子激光器的输出谱线在可见和红外波段，典型输出功率为10毫瓦数量级。 (2)分子激光器：利用分子振动或转动状态的变化产生辐射制成的，输出的激光是分子的振转光谱。分 子激光器以二氧化碳(CO 2)激光器为代表，其他还有氢分子(H 2 )，氮分子(N 2 )和一氧化碳(CO)分子等激光 器。分子激光器的输出光谱大多在近红外和远红外波段，输出功率从数十瓦到数万瓦。(3)离子激光器：这类激光器的激活介质是离子，由被激发的离子产生激光放大作用，如氩离子(激活介质为Ar＋)激光器。氦镉激光器(激活介质为Cd＋)等。离子激光器的输出光谱大多在可见光和紫外波段，输出功率从几毫瓦到几十瓦。 气体激光器是覆盖波谱范围最广的一类器件，能产生连续输出。其方向性、单色性也比其他类型器件好，加之制造方便、成本低、可靠性高，因此成为目前应用最广的一类器体。 1、氦氖激光器 氦氖激光器能输出波长为632.8nm的可见光，具有连续输出的特性。它的光束质量很好(发散角小，单色性好，单色亮度大)。激光器结构简单，成本低，但输出功率较小。氦氖激光器在工业、科研、国防上应用很广，医疗上主要用于照射，有刺激、消炎、镇痛、扩张血管和针灸等作用，广泛用于内科、皮肤科、口腔科及细胞的显微研究。 氦氖激光器有三种结构形式：内腔式、外腔式和半内腔式。它们均由放电管、谐振腔、激励电源等三部分组成。以内腔式为例，放电毛细管是产生气体放电和激光的区域，它的内径很小，约在1到几毫米。电极A为阳极，由钨杆或钼(或镍)筒制成。阴极K为金属圆筒，由铝、钼、钽等制成，它们均有足够的电子发射能力和抗溅射能力。组成谐振腔的两块反射镜紧贴于放电管两端，并镀以多层介质膜。其中一个为全反射镜，另一个则为部分反射镜，整个谐振腔在出厂前已调整完毕，因此使用简单、方便。放电管的管径比放电毛细管粗几十倍，用以保持氦氖气压比及加固谐振腔。为了避免放电管变形而引起激光输出下降，内腔管的长度不宜过大，一般不超过一米。外腔式激光器可以更换不同的反射镜，使输出功率最大，光束发散角最小。也可在反射镜和放电管之间插入光学元件，以研究激光器的输出特性，调制它的频率或幅度，并可制成单频大功率激光器。 2、二氧化碳激光器 二氧化碳激光器的能量转换效率达20～25%(氦氖激光器的能量转换效率仅为千分之几)。它的输出波长为10.6微米，属于远红外区，连续输出功率可达万瓦级，常用电激励，结构比较简单紧凑，使用 方便，是目前最常用的激光器之一，在医学上，CO 2激光器作为手术刀使用日益引起人们的重视。CO 2 激 光器也用于皮肤科、外科、神经外科、整形外科、妇科和五官科的手术，在癌症的治疗上也有一定成效。 最常见的封离型内腔式二氧化碳激光器的管壳是由硬质玻璃或石英材料制成的。常见为三层玻璃套管结构，其最内层是放电管，中间层是水冷套，外层是储气管。在内外层之间有气体循环通路，这是为了保证混合气体的均匀分布而设计的。其光学谐振腔通常用平凹球面腔。球面镜可用石英或其他光学玻璃做基片，然后，在表面上镀层金属膜。平面镜是输出窗片，要求它对10.6μm的激光有很好的透过率，且表面不易损伤，机械性能好等。一般中小功率的激光器常常采用锗单晶做输出片，大功率的用砷化镓
Cr_YAG被动调Q全固态473nm蓝光激光器
文章编号:0258 7025(2003)08 0673 04Cr YAG 被动调Q 全固态473nm 蓝光激光器 郑 权 1,2 ,赵 岭1,邵永红1,檀慧明1,钱龙生 1 1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130022 2 应用光学国家重点实验室,吉林长春130022 摘要 报道了LD 抽运,Cr YA G 被动调Q ,N d YAG/LBO 结构的473nm 全固态蓝光激光器。在注入抽运功率为1600mW 时,得到平均功率9 1mW ,脉冲宽度14 5ns,重复频率4 19kHz,峰值功率近150W 的被动调Q 蓝光脉冲输出。 关键词 激光技术;蓝光激光器;LD 抽运;被动调Q 中图分类号 T N248.1+3 文献标识码 A Cr YAG Passively Q switched All solid state Blue Laser at 473nm ZHENG Quan 1,2,ZHAO Ling 1, SHAO Yong hong 1,TAN Hui ming 1,QIAN Long sheng 1 1 Changchun I nstitute of Op tics ,Fine M echanics and Physics , T he Chinese A cademy of Sciences ,Changchun,Jilin 130022,China 2 T he State K e y Labor atory of A p plied Op tics,Changchun,J ilin 130022,China Abstract A L D pumped,Cr YA G passively Q switched N d YA G/L BO blue laser was reported.With 1600mW incident pump laser,Q switched blue laser w ith av er ag e power of 9.1mW,pulse duration of 14.5ns,repet ition r ate of 4.19kHz and peak po wer of nearly 150W w ere obtained. Key words laser technique;blue laser;LD pumped;passive Q switching 收稿日期:2002 04 22;收到修改稿日期:2002 05 30 基金项目:国家863计划资助项目(No.863 307 13 02,863 Z35 2B)。 作者简介:郑权(1973 ),男,黑龙江省人,理学博士,现在中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室从事博士后研究,主要研究方向为高性能及大功率全固态激光器。E mail:zhengquanok@https://www.360docs.net/doc/a27924454.html, 1 引 言 众所周知,Nd YAG 除了1064nm 和1320nm 的受激辐射跃迁外,还可以产生946nm 波段的弱辐射,经腔内倍频,最终可获得波长为473nm 的蓝色激光。对于473nm 全固态蓝光激光器,已有大量文献报道[1,2] ,其中多为采用Nd YAG/KN 组合结构。原因是KN 晶体的有效非线性系数很大,倍频效率高。但在实际应用中,KN 晶体易潮解,而且目前KN 晶体极化、定向和加工等工艺难度高,价格昂贵,这些因素都制约着全固态蓝光激光器产业化的 发展。 近几年来,具有良好物化性能的慢饱和吸收体Cr YAG 的出现已引起了国内外学者的极大兴趣[3]。Cr YAG 被动调Q 方式已经在LD 抽运的Nd YAG 和Nd YLF 等激光器中成功地得到运用,输出了高重复频率脉冲1064nm 激光[4] 。本课题组在这方面也进行了大量研究,并报道了LD 抽运,Cr YAG 被动调Q ,KT P(或LBO)晶体腔内倍频的Nd YVO 4和Nd YAG 被动调Q 绿光激光器[5]。 本文从激光产生和倍频理论出发,采用!类临界位相匹配LBO 代替KN 晶体进行腔内倍频,通过 第30卷 第8期2003年8月 中 国 激 光 CHINESE JOURNAL OF LASERS V ol.30,No.8 A ugust,2003
半导体激光器驱动电路
查阅相关文献资料，设计半导体激光器驱动电路，说明设计思路和电路模块的功能 图1 在半导体激光器的设计中，为了便于对光功率进行自动控制，通常激光器内部是将LD 和背向光检测器PD集成在一起的，见图1。其中LD有两个输出面，主光输出面输出的光供用户使用，次光输出面输出的光被光电二极管PD接收，所产生的电流用于监控LD的工作状态。背光检测器对LD的功率具有可探测性，可设计适当的外围电路完成对LD的自动光功率控制。激光器电路的设计框图如图所示，将电源加在一个恒压电路上，得到恒定的电压，再通过一个恒流电路得到恒定的电流以驱动LD工作. 其中恒压电路如图2，由器件XC9226以及一个电感和两个电容组成。XC9226是同步整流型降压DC/DC转换器，工作时的消耗电流为15mA，典型工作效率高达92%，只需单个线圈和两个外部连接电容即可实现稳定的电源和高达500IllA的输出电流。其输出纹波为10mV，固定输出电压在0.9v到4.0V范围内，以loomv的步阶内部编程设定。该电路中，输出的恒定电压设定为2.6v。 图2 恒流电路如图3，主要由LMV358、三极管以及一些电阻和电容共同组成.LMv358是一个低电压低功耗满幅度输出的低电压运放，工作电压在2.7v到5.5v之间。从恒压电路输出的2.6V电压经过Rl、RZ分压后，在LMv35s的同相输入端得到恒定电压Up，Up加在一个电压串联负反馈电路上，得到一个输出电压Uo。Uo再通过一个电阻和电容组成的LR滤波
电路上，得到恒定的直流电压uol，将uol作用在由三极管8050组成的共射级放大电路上，得到恒定的集电极电流Ic，k又通过一个滤波电容得到恒定的直流工作电压。 图3
氮化镓半导体蓝光激光器在我国研制成功
Ｊｕｎｅ２００７光机电信息 科技简讯ＳｃｉｅｎｃｅＢｒｉｅｆ铝吸收，能量很容易穿透材料。因此，在同样能量输出和１０!ｍ波长的情况下，光纤激光器切割的速度是ＣＯ２激光器的２倍。并且它可以用于许多材料的加工，可以被轻松、灵活地整合进生产线。 “该系统更适合中小型企业，因为传统的单任务激光系统对它们来说不划算。在试验计划中，系统的功能已经扩展到焊接。另一个使其受欢迎的优点是尺寸，不算机械手臂，光纤激光器的大小约相当于一个冰箱，仅是ＣＯ２激光器的一半。 据介绍，系统的多功能性主要归功于激光束自身的质量。光纤产生非常均匀的光线和一个很小的焦点。因此激光可以更有效地集中能量，更迅速、准确地运行。另外，由于改进的聚焦能力，现在可以从更远的工作地点进行高速远程控制。 ＣＯ２激光器目前占有９０％以上的市场份额，但是它们主要用于切割金属平板，而不适用于更复杂的几何形状。并且，ＣＯ２激光器的能量转化率只有６％￣１０％，而光纤激光器能达到２０％。据介绍，光纤激光器的其他优点还包括结构紧凑和高使用寿命。 当然，除ＣＯ２和光纤激光器，二极管激光器也有自己的市场。它同光纤激光器一样产生短波长、易吸收的光线，容易穿透金属。硬化要求较大的焦点，以便于在短时间内加工更大的表面；而为了更准确地切割，焦点越小越好。这对二极管激光器是个难题。相对而言，二极管激光器较便宜，但对那些需要切割、焊接的公司来说用处不大。未来，光纤激光器可以实现这３个功能。（Ｎｏ．２９）氮化镓半导体蓝光激光器在我国研制成功由中科院半导体研究所研发的氮化镓蓝光半导体激光器已取得重大突破，首次实现室温连续激射的氮化镓半导体蓝光激光器研制成功。这是继２００４年１１月１６日由半导体所首次在中国大陆实现氮化镓激光器脉冲激射后的又一个重大突破，标志着我国氮化镓（ＧａＮ）基蓝光半导体激光器研究向产品化、产业化迈出了极为关键和坚实的一步。ＧａＮ基蓝光半导体激光器具有驱动能耗低、输出能量大、体积小、性能稳定的特点，在光电子领域有着非常重要的应用前景和研究价值，多年来一直备受各国关注。２００２年半导体所杨辉研究员和陈良惠院士领导的研究团队承担了国家“８６３”重大项目“氮化镓基激光器”（ＧａＮ－ＬＤ），开始了对ＧａＮ蓝光激光器的攻关研发。经过２年多的努力，该所于２００４年１１月１６日首次实现了在蓝宝石衬底上ＧａＮ蓝光激光器的脉冲激射。这引起了业界人士和相关部门领导的极大关注，并得到国家“８６３”项目连续支持和中科院知识创新工程重要方向性支持。２００７年２月，科研人员在低温环境下观测到了ＧａＮ蓝光激光器的连续激射。本着严谨、务实的科学精神，研究人员又在激光器腔面解理和镀膜、激光器热沉设计和制作、激光器倒装以及激光器测试手段的完善和提高等方面做了大量细致入微的工作，２００７年４月３０日，ＧａＮ蓝光激光器终于在半导体所研究人员的辛勤培育下绽放出绮丽的蓝色笑靥，发射出了中国大陆上第１束连续的、稳定的蓝色光束。（Ｎｏ．３０）具有高可靠性的ＡＢＬ信标照射激光器诺斯罗普?格鲁门公司研制的信标照射激光器（ＢＩＬＬ）是美国导弹防御局的机载激光器（ＡＢＬ）飞机瞄准系统的一部分。在一系列从２００６年７月开始的地面试验和２００６年下半年开始的飞行试验中，ＢＩＬＬ已经显现出了很高的可靠性。在飞行试验中，ＢＩＬＬ的发射时间共持续了９０ｓ以上，其发射功率和地面发射时相同。在包括起飞和着陆在内的整个飞行过程中，ＢＩＬＬ多次在飞机内部进行发射试验，并保持着比军方要求还高的精度。ＢＩＬＬ是一个千瓦级的固体激光器，主要用于测量大气数据，以便波束控制及火控系统能补偿大气湍流对兆瓦级化学激光器杀伤目标５８
【CN109873291A】一种可输出三种波长的全固态激光器【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910284742.4 (22)申请日 2019.04.10 (71)申请人 山西大学 地址 030006 山西省太原市小店区坞城路 92号 (72)发明人 刘建丽 潘国鑫 翟泽辉 郝温静 (74)专利代理机构 太原市科瑞达专利代理有限 公司 14101 代理人 刘宝贤 (51)Int.Cl. H01S 3/10(2006.01) H01S 3/16(2006.01) (54)发明名称一种可输出三种波长的全固态激光器(57)摘要本发明提供了一种可输出三种波长的全固态激光器，包括泵浦源(1)、准直透镜(2)、聚焦透镜(3)、第一腔镜(4)、激光增益介质(5)、第二腔镜(6)、第三腔镜(7)、第四腔镜(8)、倍频晶体(9)和旋转式带通滤波片(10)。本发明可通过控制倍频晶体(9)的温度和切换旋转式带通滤波片(10)，实现三种不同波长(671nm、532nm、457nm)的激光输出，即一台全固态激光器可以输出红光激光、或者输出绿光激光、或者输出蓝光激光。相比于单一波长的全固态激光器，本发明的应用范围更广泛，用户可以根据实际需求设置不同波长的激光输出，而不需要购置三台不同波长的全固 态激光器。权利要求书1页 说明书3页 附图1页CN 109873291 A 2019.06.11 C N 109873291 A
权 利 要 求 书1/1页CN 109873291 A 1.一种可输出三种波长的全固态激光器，其特征在于，包括泵浦源(1)、准直透镜(2)、聚焦透镜(3)、第一腔镜(4)、激光增益介质(5)、第二腔镜(6)、第三腔镜(7)、第四腔镜(8)、倍频晶体(9)和旋转式带通滤波片(10)， 所述的泵浦源(1)发出的泵浦光依次经过准直透镜(2)、聚焦透镜(3)和第一腔镜(4)后聚焦于激光增益介质(5)的内部；所述的第一腔镜(4)、第二腔镜(6)、第三腔镜(7)和第四腔镜(8)构成全固态激光器的谐振腔；所述的倍频晶体(9)放置于第三腔镜(7)和第四腔镜(8)之间；所述的旋转式带通滤波片(10)放置于全固态激光器的谐振腔内； 其中，所述的泵浦源(1)的中心波长为880nm；所述的激光增益介质(5)为掺钕钒酸钇晶体；所述的第一腔镜(4)左端面镀880nm减反膜，右端面镀880nm高透膜、900-1400nm高反膜；所述的第二腔镜(6)左端面镀900-1400nm高反膜；所述的第三腔镜(7)左端面镀450-700nm 减反膜，右端面镀900-1400nm高反膜、450-700nm高透膜；所述的第四腔镜(8)左端面镀900-1400nm高反膜、450-700nm高反膜；所述的倍频晶体(9)为I类非临界相位匹配的LBO晶体；所述的旋转式带通滤波片(10)包含中心波长为1342nm、1064nm和914nm的三块带通滤波片，三块带通滤波片放置于转轮上，通过转轮转动切换带通滤波片。 2.如权利要求1所述的可输出三种波长的全固态激光器，其特征在于，所述的LBO晶体放置于控温炉中，温度控制在6℃、148℃或320℃三个档位；当控制LBO晶体的温度为6℃，并切换旋转式带通滤波片(10)为中心波长1342nm的带通滤波片，则全固态激光器输出中心波长为671nm的红光激光；当控制LBO晶体的温度为148℃，并切换可旋转式带通滤波片(10)为中心波长1064nm的带通滤波片，则全固态激光器输出中心波长为532nm的绿光激光；当控制LBO晶体的温度为320℃，并切换可旋转式带通滤波片(10)为中心波长914nm的带通滤波片，则全固态激光器输出中心波长为457nm的蓝光激光。 2
半导体激光器
半导体激光器 半导体激光器又称激光二极管[1](LD)。进入八十年代，人们吸收了半导体物理发展的最新成果，采用了量子阱(QW)和应变量子阱(SL-QW)等新颖性结构，引进了折射率调制Bragg发射器以及增强调制Bragg发射器最新技术，同时还发展了MBE、MOCVD及CBE等晶体生长技术新工艺，使得新的外延生长工艺能够精确地控制晶体生长，达到原子层厚度的精度，生长出优质量子阱以及应变量子阱材料。于是，制作出的LD，其阈值电流显著下降，转换效率大幅度提高，输出功率成倍增长，使用寿命也明显加长。 A 小功率LD 用于信息技术领域的小功率LD发展极快。例如用于光纤通信及光交换系统的分布反馈(DFB)和动态单模LD、窄线宽可调谐DFB-LD、用于光盘等信息处理技术领域的可见光波长(如波长为670nm、650nm、630nm的红光到蓝绿光)LD、量子阱面发射激光器以及超短脉冲LD等都得到实质性发展。这些器件的发展特征是：单频窄线宽、高速率、可调谐以及短波长化和光电单片集成化等。 B 高功率LD 1983年，波长800nm的单个LD输出功率已超过100mW，到了1989年，0.1 mm条宽的LD则达到3.7W的连续输出，而1cm线阵LD已达到76W输出，转换效率达39%。1992年，美国人又把指标提高到一个新水平：1cm线阵LD连续波输出功率达121W，转换效率为45%。现在，输出功率为120W、1500W、3kW等诸多高功率LD均已面世。高效率、高功率LD及其列阵的迅速发展也为全固化激光器，亦即半导体激光泵浦(LDP)的固体激光器的迅猛发展提供了强有力的条件。 近年来，为适应EDFA和EDFL等需要，波长980nm的大功率LD也有很大发展。最近配合光纤Bragg光栅作选频滤波，大幅度改善其输出稳定性，泵浦效率也得到有效提高。 【特点及应用范围】半导体二极管激光器是实用中最重要的一类激光器。它体积小、寿命长，并可采用简单的注入电流的方式来泵浦其工作电压和电流与集成电路兼容，因而可与之单片集成。并且还可以用高达GHz的频率直接进行电流调制以获得高速调制的激光输出。由于这些优点，半导体二极管激光器在激光通信、光存储、光陀螺、激光打印、测距以及雷达等方面以及获得了广泛的应用。 【半导体激光器的发展及应用】半导体物理学的迅速发展及随之而来的晶体管的发明，使科学家们早在50年代就设想发明半导体激光器，60年代早期，很多小组竞相进行这方面的研究。在理论分析方面，以莫斯科列别捷夫物理研究所的尼古拉·巴索夫的工作最为杰出。 在1962年7月召开的固体器件研究国际会议上，美国麻省理工学院林肯实验室的两名学者克耶斯（Keyes）和奎斯特（Quist）报告了砷化镓材料的光发射现象，这引起通用电气研究实验室工程师哈尔（Hall）的极大兴趣，在会后回家的火车上他写
半导体激光器
半导体激光器 摘要：由于三五族化合物工艺的发展与半导体激光器的多种优点，近几十年来，半导体激光器发展十分迅速，而且在各个领域发挥着越来越重要的作用。本文将介绍半导体激光器的基本理论原理、相关发展历程、研究现状以及其广泛的应用。 1.引言 自1962 年世界上第一台半导体激光器发明问世以来, 半导体激光器发生了巨大的变化, 极大地推动了其他科学技术的发展, 被认为是二十世纪人类最伟大的发明之一[1], 近十几年来, 半导体激光器的发展更为迅速, 已成为世界上发展最快的一门激光技术[2]。激光器的结构从同质结发展成单异质结、双异质结、量子阱（单、多量子阱）等多种形式，制作方法从扩散法发展到液相外延(LPE)、气相外延(VPE)、分子束外延(MBE)、金属有机化合物气相淀积(MOCVD)、化学束外延(CBE) 以及它们的各种结合型等多种工艺[3]。由于半导体激光器的体积小、结构简单、输入能量低、寿命较长、易于调制及价格低廉等优点, 使得它目前在各个领域中应用非常广泛。 2.半导体激光器的基本理论原理 半导体激光器又称激光二极管(LD)。它的实现并不是只是一个研究工作者的或小组的功劳，事实上，半导体激光器的基本理论也是一大批科研人员共同智慧的结晶。 早在1953年，美国的冯·纽曼（John Von Neumann）在一篇未发表的手稿中第一个论述了在半导体中产生受激发射的可能性；认为可以通过向PN结中注入少数载流子来实现受激发射；计算了在两个布里渊区之间的跃迁速率。巴丁在总结了这个理论后认为，通过各种方法扰动导带电子和价带空穴的平衡浓度，致使非平衡少数载流子复合而产生光子，其辐射复合的速率可以像放大器那样，以同样频率的电磁辐射作用来提高。这应该说是激光器的最早概念。 苏联的巴索夫等对半导体激光器做出了杰出贡献，他在1958年提出了在半导体中实现粒子数反转的理论研究，并在1961年提出将载流子注入半导体PN结中实现“注入激光器”，并论证了在高度简并的PN结中实现粒子数反转的可能性，而且认为有源区周围高密度的多数载流子造成有源区边界两边的折射率有一差值，因而产生光波导效应。1961年，伯纳德和杜拉福格利用准费米能级的概念推导出了半导体有源介质中实现粒子数反转的条件，这一条件为次年半导体激光器的研制成功提供了重要理论指导。 1960年，贝尔实验室的布莱和汤姆逊提出了用半导体的平行解理面作为产生光反馈的谐振腔，为激发光提供反馈。 回顾这些理论发展历程，可以总结半导体激光器的基本理论原理：在直接带隙半导体PN结中，用注入载流子的方法实现伯纳德—杜拉福格条件所控制的粒子数反转；由高度简并的电子和空位复合所产生的受激光辐射在光学谐振腔内震荡并得到放大，最后产生相干激光输出[4]。 3.半导体激光器发展历程 在上述理论的影响下，以及1960年产生的红宝石激光器的刺激下，美国和苏