采用双TEC的LD泵浦绿光固体激光器及其温度控制方法技术

本发明专利技术提供一种采用双TEC的LD泵浦绿光固体激光器及其温度控制方法，采用两个半导体致冷器（TEC）分别锁定IR和激光晶体的最佳工作温度，以绿光光强传感器输出作为输入控制IR的工作电流，从而达到输出效率高、输出功率稳定、易批量生产的效果，可用作激光微型投影装置的绿光光源模块等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种LD泵浦绿光固体激光器及温度控制方法，尤其涉及一种采用双TEC的LD泵浦绿光固体激光器及其温度控制方法。
技术介绍
激光因其近似为点光源，发散角度小，光路效率高，色彩表现力强，已逐渐成为比较理想的微型投影光源。随着激光光源技术的发展，红光半导体激光器和蓝光半导体激光器都已比较成熟，但绿光半导体激光器的发展还需要技术上的重大突破才有可能实现产业化，现阶段绿光激光器主要由半导体泵浦固体激光器产生。 LD泵浦绿光固体激光器主要由以808nm红外激光器(IR，infra red)作为半导体泵浦激光源和激光晶体组成。通常激光晶体工作条件要求比较高首先是激光晶体的工作温度要求严格，其次激光晶体对IR中心波长及波宽要求严格。而目前IR中心波长离散度普遍比较大，需要通过调整IR温度控制其中心波长来满足激光晶体对IR吸收波长的要求，采用单TEC同时满足对IR波长调整和对激光晶体工作温度控制比较困难，无法实现LD泵浦绿光固体激光器的产业化。本专利技术采用双TEC结构，可使LD绿光泵浦固体激光器的产业化成为可能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种采用双TEC的LD泵浦绿光固体激光器，该结构的激光器工作效率高、输出功率稳定，易批量生产，可作为激光微型投影装置的绿光光源。采用双TEC的LD泵浦绿光固体激光器，包括 红外激光器IR、IR温度传感器、IR温度闭环控制电路、用于调整IR波长的TECUIR光功率闭环控制电路、激光晶体、激光晶体温度传感器、激光晶体温度闭环控制电路、用于控制激光晶体温度的TEC2、绿光光强传感器、TECl和TEC2热沉，以及放置所述激光器的导热箱体。所述激光晶体可以为ND = YVO4与PPLN或者为KTP的胶合晶体。本专利技术还提供一种采用双TEC的LD泵浦绿光固体激光器的温度控制方法 IR温度闭环控制电路用于调整TECl的工作电流，以控制IR工作温度。非锁相的IR中心波长是随着其工作温度变化而变化的，通常约为0. 3nm/°C。调试标定阶段，用波长计监测IR波长，通过IR温度控制电路调整TECl的工作电流以调整IR工作温度，直至IR输出波长满足激光晶体对IR吸收波长的要求，记录此时的IR温度传感器输出值作为IR温度控制电路的设置值。实际工作时，通过IR温度闭环控制电路调整TECl的工作电流以调整IR工作温度并锁定于此设置值，此时IR的波长即为所需波长。IR温度控制电路，以IR温度传感器的输出作为输入，TECl工作电流为输出的闭环控制回路，通过锁定IR的工作温度得到锁定IR波长的目的。或者，调试标定阶段，先锁定激光晶体温度在激光晶体标称温度附近并锁定IR工作电流、调整IR与激光晶体的相对位置并直到有绿光输出，然后通过IR温度闭环控制电路调整TECl的工作电流对红色激光器IR工作温度进行扫描，如在红色激光器IR温度标称值的正负10度范围内扫描，同时通过绿光光强传感器或光功率计监测绿光功率并被IR温度闭环控制电路获取，IR温度闭环控制电路自动保存绿光功率最大时的IR工作温度作为设置值；实际工作阶段IR温度控制电路调整TECl的工作电流以调整红色激光器IR工作温度并锁定于此设置值。激光晶体温度闭环控制电路用于调整TEC2的工作电流，以控制激光晶体的工作温度。通常同一批次的激光晶体最佳工作温度(此时有较高光光转换效率)离散度不大，先测试出激光晶体最佳工作温度作为激光晶体温度闭环控制电路的设置温度，通过激光晶体温度闭环控制电路调整TEC2的工作电流，使得激光晶体锁定在最佳工作温度状态。为了降低对激光晶体温度闭环控制电路的要求和激光晶体最佳工作温度离散度的影响，在完成对IR工作温度和工作电流锁定的基础上，通过激光晶体温度闭环控制电路调整TEC2的工作电流对激光晶体工作温度进行扫描，如在激光晶体工作温度标称值的正负3度范围内扫描，同时通过绿光光强传感器或光功率计监测绿光功率并被激光晶体温度闭环控制电路获取，激光晶体温度闭环控制电路自动保存绿光功率最大时的激光晶体工作温度作为设置值；实际工作阶段激光晶体温度控制电路调整TEC2的工作电流以调整激光晶体工作温度 并锁定于此设置值。绿光光强传感器的输出作为IR光功率闭环控制电路的输入，通过调整红外激光器IR的工作电流控制IR的输出功率，得到稳定光强度的绿光。为了降低成本减小体积，所述IR温度闭环控制电路、激光晶体温度闭环控制电路和IR光功率闭环控制电路可与应用系统中其它电路合并。红外激光器IR与激光晶体的相对位置可以调整，为了便于在调整过程中能锁定IR和激光晶体的位置，采用低热阻工艺将IR、激光晶体分别固定在TEC1、TEC2上的制冷面上。红外激光器IR与激光晶体的相对位置在调整过程中，TEC1、TEC2的放热面可以不在一个平面上，为保证TECl、TEC2与热沉紧密接触，TECl或TEC2通过导热胶与热沉接触，调整后再固定热沉上；或采用“L”型热沉，TEC1、TEC2通过导热胶分别放置在“L”型的一个面上,调整后固定。附图说明图I是本专利技术提供的采用双TEC的LD泵浦绿光固体激光器的俯视结构 图2是本专利技术提供的采用双TEC的LD泵浦绿光固体激光器的正视结构 图3是本专利技术提供的采用双TEC的LD泵浦绿光固体激光器的另一实施例正视结构图。具体实施方案为使本专利技术的目的、技术方案以及技术效果更加清楚，下面结合附图对本专利技术的内容作进一步的详细描述。图I和图2分别为本专利技术提供的采用双TEC的LD泵浦绿光固体激光器的结构俯视图和正视图，采用双TEC的激光器由红外激光器IR (131 )、激光晶体(141 )、用于调整IR波长的TECl (111)、用于控制激光晶体温度的TEC2 (112 )、IR温度传感器(121)、激光晶体温度传感器(122)、IR温度闭环控制电路(171)、激光晶体温度闭环控制电路(181)、绿光光强传感器(151)、IR光功率闭环控制电路(191)和TECl和TEC2热沉(161)等构成，其中热沉(161)可以是放置所述激光器导热箱体的底面。本实施例中，红外激光器IR (131)为808nm的红外激光器，激光晶体(141)为胶合晶体，此胶合晶体由ND:YV04(141a)和PPLN(141b)两种晶体胶合组成。胶合晶体的IR输入端为ND = YVO4 (141a)晶体，输入面(a)镀有808nm红外波长的增透膜、1064nm波长的高反射模，532nm波长的高反射膜。胶合晶体的输出端为PPLN(141b)晶体，输出面(b)镀有1064nm波长的高反射模，532nm波长的低反射膜。红外激光器IR (131)发射出808nm的红外激光垂直入射到胶合晶体输入端面(a)，经ND = YVO4 (141a)晶体吸收产生1064nm的红外激光，1064nm的红外激光经胶合面入射到PPLN(141b)晶体倍频，产生532nm的绿色激光，没被吸收的1064nm的激光不断在胶合晶体两个端面间来回反射，直到被PPLN(141b)晶体完全吸收；PPLN(141b)晶体对1064nm的激光倍频产生的532nm的光束在胶合晶体两个端面形成的谐振腔内来回反射，最后从低反射端面(b)输出532nm的激光。红外激光器IR (131)为常规的红外半导体激光器，随着温度的本文档来自技高网...

【技术保护点】
采用双TEC的LD泵浦绿光固体激光器，其特征在于，包括：红外激光器IR、IR温度传感器、IR温度闭环控制电路、用于调整IR波长的TEC1、IR光功率闭环控制电路、激光晶体、激光晶体温度传感器、激光晶体温度闭环控制电路、用于控制激光晶体温度的TEC2、绿光光强传感器以及TEC1和TEC2热沉。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴中雄，王吉文，杨顺，
申请(专利权)人：上海三鑫科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：