利用非線性
光學(xué)的諧波產(chǎn)生和混頻技術(shù),可以對(duì)
半導(dǎo)體激光器進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換,但是這需要高功率,高
光束質(zhì)量和窄線寬。
o.yuz+ VfAC&3%M 非線性光學(xué)技術(shù)是填補(bǔ)激光
光譜空白的有效辦法,它包括簡(jiǎn)單的諧波產(chǎn)生和更為復(fù)雜的光參量振蕩器(OPO)。二極管泵浦釹
激光器的倍頻使得綠色激光指示器的價(jià)格更低、結(jié)構(gòu)緊湊,但是為什么開(kāi)發(fā)人員不放棄激光泵浦,然后直接通過(guò)倍頻的方式來(lái)產(chǎn)生所需的
波長(zhǎng)呢?
k(|D0%#b7 `I+G7KK 綠光激光器實(shí)現(xiàn)了這一點(diǎn),MicorVision公司生產(chǎn)的微微投影儀已經(jīng)進(jìn)入市場(chǎng)。但是這并不容易。非線性波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換不僅需要高的激
光源功率,而且需要高的光束質(zhì)量和窄線寬發(fā)射。把這些特性都集中到一臺(tái)半導(dǎo)體激光器上并不容易。然而隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,第一款產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入市場(chǎng),開(kāi)發(fā)人員還在報(bào)告著更多令人興奮的成果,包括新型激光器設(shè)計(jì)、二極管泵浦OPO、量子級(jí)聯(lián)激光器的諧波和差頻的產(chǎn)生。
:wiQ^ea d~f_wN&r 尋求倍頻的二極管激光器
(S/f!Dk&3 vto^[a6? 對(duì)二級(jí)管激光器進(jìn)行倍頻的工作起始于上世紀(jì)90年代早期,當(dāng)時(shí)二極管已經(jīng)達(dá)到較高的功率水平,但是波長(zhǎng)止于紅光。對(duì)近紅外二極管激光器的輸出進(jìn)行倍頻,可以得到可見(jiàn)光譜中的短波輸出。針對(duì)激光顯示等應(yīng)用,還可使用直接調(diào)制的短波激光器。
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K3jKOV8 相干公司成功研制出一款名為D3的激光器(直接倍頻二極管激光器),該激光器對(duì)860nm二極管激光器的100mW輸出進(jìn)行倍頻,從而生成10mW的430nm波長(zhǎng)的藍(lán)光。[1]它使用分布式布拉格反射激光器用于窄線寬輸出,其輸出還需要模式匹配并且相位鎖定到外腔諧波發(fā)生器。這是業(yè)界第一款產(chǎn)品,但是由于沒(méi)有找到合適的應(yīng)用而最終退出市場(chǎng)。毫無(wú)疑問(wèn),部分原因是由于當(dāng)時(shí)在日亞化學(xué)株式會(huì)社的中村修二成功開(kāi)發(fā)出了藍(lán)光氮化銦鎵(InGaN)激光器。相干公司最終開(kāi)發(fā)出了光泵表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器,它可以倍頻輸出可見(jiàn)光,但是其更像固體激光器而非二極管激光器。
L\d"|87lX +92/0 藍(lán)光二極管激光器的成功,在綠光為中心的可見(jiàn)光光譜中留下了空隙。幾年后,當(dāng)消費(fèi)
電子領(lǐng)域?qū)ふ乙环N新技術(shù)用于投影電視的時(shí)候,這一問(wèn)題凸顯出來(lái)。如果可以找到合適的530nm激光源,激光背投電視可以提供比平板顯示更好的色域。倍頻釹激光器似乎是一個(gè)合理的選擇,但是由于不能按照所需速率直接對(duì)其進(jìn)行調(diào)制,因此開(kāi)發(fā)人員轉(zhuǎn)而尋求倍頻1060nm的二極管激光器或其他激光器,以生成530nm的綠光。隨著背投電視逐漸淡出消費(fèi)電子市場(chǎng),大多數(shù)項(xiàng)目都因此擱淺,但也有一些項(xiàng)目轉(zhuǎn)向了那些用于移動(dòng)設(shè)備的微微投影儀。Portola Valley公司的光學(xué)顧問(wèn)John Nightingale表示,這類應(yīng)用的成本要遠(yuǎn)低于電視應(yīng)用。
JR/:XYS+ ZuIr=`"j 康寧公司已經(jīng)在剛起步的微投影儀市場(chǎng)上有所開(kāi)拓。去年該公司推出了一款商用版的投影儀,并為MicroVision公司的Showwx投影儀提供激光器,后者用于iPod和筆記本電腦?祵幑镜木G光激光器對(duì)分布式布拉格反射(DBR)激光器的1060nm的輸出進(jìn)行倍頻,該DBR激光器發(fā)射單頻單模激光。該激光器包括三部分:第一部分是DBR光柵,第二部分是相位調(diào)節(jié)器,第三部分是增益介質(zhì)?祵幑咀畛鯃(bào)道的結(jié)果是,通過(guò)把紅外DBR輸出激光耦合到周期性極化鈮酸鋰晶體內(nèi)的二次諧波發(fā)生器,可以產(chǎn)生功率最高達(dá)104.6mW的530nm的二次諧波輸出。[2]測(cè)試結(jié)果表明,該綠光光源可以在高于投影儀所需的50MHz的速率下進(jìn)行調(diào)制,此后實(shí)驗(yàn)室版本的激光器的綠光輸出功率達(dá)到了184mW。[3]
Y;3DU1MG0 0ut/ ')[ 康寧公司去年發(fā)布的第一款商用樣機(jī)可以輸出60mW的激光(見(jiàn)圖1)。2010年5月,該公司發(fā)布了80mW的樣機(jī),并表示其電光轉(zhuǎn)換效率為8%,調(diào)制速率高達(dá)150MHz,可滿足高圖像分辨率的速率要求。
^`ah\L ,Bh!|H(?L1 圖1:康寧公司的用于微微投影儀的綠色激光器模塊,它只有4mm厚。
]`%}Q 圖中顯示了其與智能手機(jī)尺寸的對(duì)比
A[QUFk( 9W3zcL8 錐形激光放大器
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