Nd:YAG为主要掺杂介质的泵浦光光源波长锁定系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种Nd:YAG为主要掺杂介质的泵浦光光源波长锁定系统，包括以主要掺杂介质为Nd:YAG的泵浦光光源2，泵浦光光源2连接电源1，泵浦光光源2位于TEC12上，泵浦光光源2出射的泵浦光入射至耦合器Ⅰ3，耦合器Ⅰ3的第一输出端连接光谱分析仪4、其第二输出端与耦合器Ⅱ5的输入端连接，耦合器Ⅱ5的第一输出端的出射光通过窄带滤光片Ⅰ6入射至光电探测器Ⅰ8，耦合器Ⅱ5的第二输出端的出射光通过窄带滤光片Ⅱ7入射至光电探测器Ⅱ9。以主要掺杂介质为Nd:YAG的泵浦光光源应用于固体激光器中，可使用的波段较多，且吸收频谱较宽，吸收效率较高，较多的可使用波段，可对后期的开发与实际使用提供更大的空间。提供更大的空间。提供更大的空间。

【技术实现步骤摘要】
Nd:YAG为主要掺杂介质的泵浦光光源波长锁定系统


[0001]本技术属于激光器
，具体为一种固定激光器中以Nd:YAG为主要掺杂介质的泵浦光光源波长锁定系统。

技术介绍

[0002]近几年，激光行业的发展如日中天，越来越多的传统行业加入到激光加工的洪流，激光加工市场的需求增长十分显著，并广泛应用于互联网行业中，在流媒体、云计算、社交网络等宽带消耗型产业链的发展带动下，快速增加了数据中心内部数据的传输量，而目前传统的电子互联技术已经逐渐无法满足大型数据中心的需求，因而目前普遍采用了有源光纤进行数据中心之间的数据传输。同时在大容量的存储系统、高性能的计算处理中心中也同样常常采用有源光缆，来进行各设备之间的数据传输。
[0003]随着科技的发展，以柔性屏技术为新时尚标杆的高性能手机已逐渐占领高端手机市场，柔性屏被认为是新一代的主流消费品之一。从调研公司CINNO Research公布的数据来看，2019年全球柔性屏出货量约为5亿片，其中中国生产的柔性屏约为5600万片，而柔性屏的生产一直以来均以良品率低、加工成本高作为广为人知的诟病。进而对柔性屏的加工要求也就越来越高，这其中就释放了异形切割的工艺要求，目前，只有激光设备才可以做到基于LTPS技术的中小尺寸柔性OLED面板在色域、对比度、节能、可弯曲等特性上超过LCD面板。而柔性OLED面板的放量是全面屏的助推剂，异形切割是全面屏得以在当前智能手机外观基础上兼容前置摄像头、受话器、传感器等功能器件的最优解决方案，进而推动小功率激光设备的发展。
[0004]对于OLED 面板的异形切割有刀轮和激光切割两种途径，其中刀轮切割属于机械加工，存在速度慢、磨具损耗块、良率低、切割面粗糙等问题，铣削加工则需要反复研磨和抛光，对于复杂的异形切割适应性差；相比之下，激光切割为非接触型加工，可以做到高速、任意形状、无碎屑等优势，尽管成本较高，但仍是手机注重颜值时代中，全面屏异形切割的主流方向。
[0005]而用全面屏异形切割的激光切割工艺主要为超短脉冲激光冷切割。这种激光冷切割工艺采用了非接触式加工方式，以切割边缘崩边小、精度高，大幅提高了工件的良率及加工效率，成为有机发光二极管柔性屏加工的理想选择，而在超短脉冲激光冷切割工艺中，起主导作用的就是固体激光器。
[0006]固体激光器中的泵浦光光源，是固体激光器的核心器件之一。工业固体激光器的光纤耦合模块中泵浦光光源的掺杂晶体大多掺杂稀土元素Nd:YVO4，如图1所示，Nd:YVO4在808nm波段具有较高的吸收系数与较宽的吸收光谱，是目前应用最广泛的泵浦波段。
[0007]但是，808nm泵浦源存在约0.3nm/℃的温度漂移系数。当工作环境温度发生变化时，泵源的中心波长将产生漂移，进而影响Nd:YVO4晶体对泵浦光的吸收效率，降低光纤耦合模块的光转换效率和输出光功率。因此，固体激光器工作时需要对泵浦源进行TEC温度控制，Nd:YVO4在878.6nm波段的吸收系数较低且吸收谱宽较窄，但相比于808nm波段泵浦，其
量子效率更高，相同泵浦注入功率下，产生的热量将减少30%~50%，可有效降低高注入功率下的“热效应”，获得更好的光束质量和更高的输出功率。但Nd:YVO4在878.6nm处吸收光谱较窄，即使采用TEC制冷的方式对泵源的波长进行控制，其光谱宽度仍无法保证晶体的有效吸收转换。所以，工业固体激光器在878.6nm波段一般选用波长锁定的泵浦源产品。泵源波长锁定后，光谱宽度可以收窄到小于1nm，同时中心波长基本不随温度发生新的变化，可以与878.6nm波段的吸收峰实现最佳匹配，但是掺杂晶体为Nd:YVO4时，可选择的波段只有808nm与878.6nm，较为单一，不利于开展后期更多的测量与实际的应用，基于此，提出掺杂了晶体为Nd:YAG的固体激光器的光纤耦合模块。
[0008]通过相应资料发现，Nd:YAG晶体具有丰富的吸收频谱，如图3和图4所示，为790nm至830nm以及860nm至960nm波段的吸收光谱。选用掺杂晶体为Nd:YAG有以下优点：可使用的波段较多，且吸收频谱较宽，吸收效率较高，能有效提高光光转换效率和输出光功率；较多的可使用波段，可对后期的开发与实际使用提供更大的空间。

技术实现思路

[0009]本技术目的是提出一种固定激光器中以Nd:YAG为主要掺杂介质的泵浦光光源波长锁定系统，通过改变掺杂晶体为Nd:YAG的泵浦光光源，使固体激光器拥有更好的光束质量和更窄的光束谱宽，更适用于在激光切割中对柔性屏幕的精确加工。
[0010]本技术是采用如下技术方案实现的：
[0011]一种固定激光器中以Nd:YAG为主要掺杂介质的泵浦光光源波长锁定系统，该系统的主要组成部分有电源、泵浦光光源、耦合器、光谱分析仪、窄带滤光片、光电探测器、放大与信号处理电路、温度控制系统以及TEC。
[0012]该系统包括主要掺杂介质为Nd:YAG的泵浦光光源，所述泵浦光光源连接电源，所述泵浦光光源位于TEC上，所述泵浦光光源出射的泵浦光入射至耦合器Ⅰ，所述耦合器Ⅰ的第一输出端连接光谱分析仪、其第二输出端与耦合器Ⅱ的输入端连接，所述耦合器Ⅱ的第一输出端的出射光通过窄带滤光片Ⅰ入射至光电探测器Ⅰ，所述耦合器Ⅱ的第二输出端的出射光通过窄带滤光片Ⅱ入射至光电探测器Ⅱ，所述光电探测器Ⅰ和光电探测器Ⅱ连接放大与信号处理电路，所述放大与信号处理电路连接温度控制系统，所述温度控制系统连接TEC。
[0013]泵浦光光源主要掺杂物是Nd:YAG，取代常规Nd:YVO4泵浦光源。电源开启，提供系统整体供电需要，泵浦光光源打开，发出的光经过所述的耦合器Ⅰ，一部分的出射光入射至光谱分析仪，另一部分入射至耦合器Ⅱ，经过耦合器Ⅱ后，出射光被平分为两路，分别入射至各自的滤光片，即一路光入射至窄带滤光片，另一路光入射至窄带滤光片Ⅱ，然后通过各自的光电探测器，即光电探测器Ⅰ和光电探测器Ⅱ，再经过放大与信号处理电路，信号传输至温度测量控制系统，进而控制TEC，以此来实现波长锁定。
[0014]本技术设计合理，以主要掺杂介质为Nd:YAG的泵浦光光源应用于固体激光器中，可使用的波段较多，且吸收频谱较宽，吸收效率较高，较多的可使用波段，可对后期的开发与实际使用提供更大的空间。
附图说明
[0015]图1表示本技术的结构示意图。
[0016]图2表示Nd:YVO4晶体的吸收曲线。
[0017]图3表示Nd:YAG晶体在790nm至830nm波段的吸收光谱。
[0018]图4表示Nd:YAG晶体在860nm至960nm波段的吸收光谱。
[0019]图中：1-电源，2-泵浦光光源，3-耦合器Ⅰ，4-光谱分析仪，5-耦合器Ⅱ，6-窄带滤光片Ⅰ，7-窄带滤光片Ⅱ，8-光电探测器Ⅰ，9-光电探测器Ⅱ，10-放大与信号处理电路，11-温度控制系统，12-TEC。
具体实施方式
[0020]下面结合附图对本技术的具体实施例进行详细说明。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固定激光器中以Nd:YAG为主要掺杂介质的泵浦光光源波长锁定系统，其特征在于：包括以主要掺杂介质为Nd:YAG的泵浦光光源（2），所述泵浦光光源（2）连接电源（1），所述泵浦光光源（2）位于TEC（12）上，所述泵浦光光源（2）出射的泵浦光入射至耦合器Ⅰ（3），所述耦合器Ⅰ（3）的第一输出端连接光谱分析仪（4）、其第二输出端与耦合器Ⅱ（5）的输入端连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰旭阳，郝文杰，陈海洋，
申请(专利权)人：山西汉威激光科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：