高品质高档次蓝光十字激光器
VCSEL直接倍频蓝光固态激光器的研究
第13卷第3期Z 005年6月光学精密工程O p tics and Precisi on En g i neeri n gVol .13No .3Jun .Z 005收稿日期!Z 005-0Z-Z Z "修订日期!Z 005-04-18.基金项目!国家 863 资助项目(No .Z 00Z AA 311050>文章编号1004-9Z 4X (Z 005>03-0Z 53-07VCSEL 直接倍频蓝光固态激光器的研究马莹1!王成Z !缪同群3"1.中国科学院上海应用物理研究所!上海Z01800#Z .上海交通大学激光与光子生物医学研究所!上海Z00030#3.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所!吉林长春130033$摘要!980n m 垂直腔面发射激光器(VCSEL >采用直接倍频和在复合腔中倍频两种方式实现了490n m 蓝光输出 整形采用0.Z 3p @980n m 的自聚焦透镜(GRI N l ens > 倍频晶体选择非线性系数相对较大~允许角相对较宽的LBO 晶体 在VCSEL 输出功率为530m W 时 选取透过波长为980n m ~长度为0.Z 3p itch 的自聚焦透镜整形倍频晶体选择Z mm X Z mm X 5mm 的LBO 晶体 输出了50#W 的490n m 蓝光在增加了曲率半径R =50mm 的外腔镜后得到了70#W 的490n m 蓝光 关键词!垂直腔面发射激光器!直接倍频!复合腔!LBO 晶体!自聚焦透镜!二次谐波振荡中图分类号!TNZ 48.1文献标识码!AB l ue li g ht l aser b y direct fre <uenc y dOubli n g Of VCSELMA Y i n g 1 WANG Chen g Z M I AO Ton g -C un 3(1.Shan g hai I nstit ute O f A P P lie d Ph S sics Chinese A c ade m S O f Sciences Shan g hai Z 01800 China ;Z .I nstit ute f Or Laser M e dicine biO-P hOt Onics Shan g hai JiaO T On g Uni-Uersit S Shan g hai Z 00030 China ;3.Chan g c hun I nstit ute O f O P tics Fine M ec hanics andPh S sicsChinese A c ade m S O f Sciences Chan g c hun 1300Z Z China >Abstract :A 980n m verti cal cavit y surf ace e m itti n g (VCSEL >l aser reali zes f re C uenc y doubl ed b y di-rectl y doubli n g and co m p ound cavit y doubli n g and obt ai ns 490n m bl ue l aser .GRI N l ens are used f orsha p i n g bea m and LBO cr y st al i s e m p l o y ed f or secondar y har moni c g enerati on (S~G >.I n t he ex p eri-m ent t he out p ut p o Wer of t he f unda m ent al f re C uenc y l aser i s 530m W G auss bea mi s ad ust ed b y one GRI N l ens W it h a l en g t h of 0.Z 3p @980n m and a LBO cr y st al W it h di m ensi ons of Z mm X Z mm X 5mm.And 490n m bl ue bea m of 50#Wi s obt ai ned .B y addi n g an ext er nal cavit y m irr or W it h a radi us cur vat ure of 50mm t he out p ut p o Wer of 490n m bl ue bea m i s i ncreased t o 70#W.Ke y WOrds :verti cal cavit y surf ace e m itti n g l aser ;direct f re C uenc y doubli n g ;co m p ound cavit y ;LBOcr y st al ;GRI N l ens ;secondar y har moni c g enerati on1引言垂直腔面发射激光器(VCSEL>是光通信中的一种深具潜力的固体激光光源生产成本低光束质量好其圆形输出光束易与光纤耦合因此在光通信领域取得了巨大的成功但是将其用于固体激光器直接倍频还是一个全新的课题Z00Z年德国l m大学研制成功VECSEL(V erti cal ex-t ended cavit y surf ace e m itti n g l asers>并且将微透镜作为复合腔的腔镜1-Z]实现了VCSEL的直接倍频Z003年美国NO-VOL X公司的J G M cI ner ner A M oora-di an等人研制出利用外加延长腔的垂直腔面发射半导体激光器(NECSEL>直接倍频输出490n m和488n m蓝光3-8]未经聚焦的情况下在延长腔中插入非线性晶体后可以产生约40m W TE M00的490n m激光输出转换效率约为10由此可见VC-SEL有可能替代边发射半导体激光器成为最适合倍频的基频光光源2实验设计本实验采用了两种方式实现倍频输出一种为垂直腔面发射激光器外腔直接倍频另一种为垂直腔面发射激光器在复合腔中倍频(VECSELs>垂直腔面发射激光器外腔直接倍频的结构如图1所示:图1垂直腔面发射激光器外腔直接倍频结构图i g.1Confi g urati on of VCSEL direct f re-C uenc y doubli n g i n t he out er cavit y在外腔直接倍频的结构设计时选取自聚焦透镜对VCSEL的输出光束整形自聚焦透镜的参数为:直径D1.8mm聚焦参数\A0.330Z.5数值孔径NA0.46折射率N01.599T89设自聚焦透镜长度为Z使用ZE MAX软件进行模拟计算获得其理想长度VCSEL的发光面直径D500#m光束发散角(半角>u 15 在ZE MAX中近似认为发光面的光束是从u15 的光束的反向延长线的交点处发出且此发光点距离自聚焦透镜的近端面距离为L成像点距自聚焦透镜另一端面的距离为L LBO 的入射角也就是允许角等价于自聚焦透镜的出射角LBO的允许角为0.Z4 X c m 所以将VCSEL的光束发散角u 15 和LBO的允许角为0.Z4 归结为已知光束在自聚焦透镜上的入射角和出射角通过ZE MAX计算选择自聚焦透镜合适的位置9-11]经过ZE MAX的计算优化得到如图Z所示的结构:图Z ZE MAX计算自聚焦透镜位置i g.Z Positi on of GRI N l ens co m p ut ed b yZE MAX在ZE MAX中模拟计算得到当自聚焦透镜的长度Z为恒定值时像方孔径角u随着物距L的增加而增大图3所示为Z Z.55mm像方孔径角u*与物距L的关系当L>3mm时无法成像同理可得当物距L为恒定值时像方孔径角u*随自聚焦透镜长度的增加而增大图4所示为L1.7mm时像方孔径角u*与自聚焦透镜长度Z的关系45Z光学精密工程第13卷图3Z Z .55mm 时像方孔径角u *与物距L 的关系 i g .3Rel ati on shi p bet Ween acce p t ed an g l eu and ob ect di st ance L When Z Z .55mm图4L =1.7mm 时像方孔径角u *与自聚焦透镜长度Z 的关系 i g .4Rel ati on bet Ween acce p t an g l e and GRI N l ens l en g t h Z When L1.7mm综合考虑物距和自聚焦透镜长度的关系9选择自聚焦透镜长Z =Z .55mm 9约为0.1Z 75p itch O VCSEL 光束的反向延长线的交点到自聚焦透镜端面的距离L =1.7mm 9光束经过自聚焦透镜后在L *=80mm 处成像大小为w *0=Z .864#m O 像方孔径角(半角)为0.485 O垂直腔面发射激光器在复合腔中倍频的结构如图5所示9filt er 在这种结构中起的作用就是外腔镜的作用9能够提高倍频效率9使更多的能量耦合进入倍频晶体 1Z -15 O根据公式w Z =4l L c TR c L cL \c 可以分析图5垂直腔面发射激光器在复合腔中倍频结构图i g .5Confi g urati on of VCSEL direct f re-C uenc y doubli n g i n t he co m p ound cavit y模场直径 腔长和腔镜曲率半径的关系 169其中R c 为外腔镜的曲率半径9L c 为腔长9从LBO 晶体的右端面到腔镜表面的距离9l 为基频波长O当外腔镜的曲率半径分别为R c 1 50mm 9R c Z 100mm 9R c 3 Z 00mm 时9在l980n m 时9分别得到以下图6-8O图6R c 50mm 时腔长与模场直径的关系 i g .6Rel ati on shi p bet Ween cavit y di s-t ance and t he di a m et er of t he mode fi el d When R c 50mm分析以上各图可以得到以下结论I (1)当腔长一定时9如L c Z 5mm 9模场直径分别为w 50 31.19#m 9w 100 54.03#m 9w Z 00 8Z .53#m 9即外腔镜的曲率半径R c 越小9模场直径也越小O (Z )同理当模场直径一定值时9外腔镜的曲率半径R c 越小9腔长也越短O 因此9选择R c 1=50mm 的腔镜9腔长L c =10mm 时得到模场直径为w 50=55Z 第3期马莹9等I VCSEL 直接倍频蓝光固态激光器的研究图7R c 100mm 时腔长与模场直径的关系 i g .7Rel ati on bet Ween cavit y di st ance andt he di a m et er of t he mode fi el d WhenR c 100mm图8R c Z 00mm 时腔长与模场直径的关系 i g .8Rel ati on shi p bet Ween cavit y di s-t ance and t he di a m et er of t he mode fi el d When R c Z 00mmZ 4.96#m 9在电流I =Z .5A 时9VCSEL 的输出功率为530m W 9功率密度为Z .71X 104W /c m Z O3实验结果实验中所选取的LBO 晶体长度为5mm 9所对应的允许角为A S 0.Z 4 Xc m 0.5c m0.48 O由于无法得到理论计算所得到的自聚焦透镜长度9所以实验中使用的自聚焦透镜长度为Z 4.73mm 9约为0.Z 3p itch 9其焦距为f *=N 1N 0\A si n \AZ=1.895Z mm 其中N 0为自聚焦透镜的折射率9N 0=1.5999\A =0.339N 1为与自聚焦透镜相邻介质的折射率O在ZE MAX 中计算得到VCSEL 在距离自聚焦透镜前L 1.0mm 处时9自聚焦透镜后的高斯光斑成像距离为3.47mm 9大小为w 0 0.008#m O 像方孔径角(半角)为8.Z O 如图9所示C图9Z 0 0.Z 3p itch 时自聚焦透镜成像光路图 i g .9O p ti cal p at h of GRI N l ens i m a g e When Z 0 0.Z 3p itch但是由于高阶模式的存在9实际得到的光斑大小比理论计算值要大O图10是外腔直接直接倍频所得到的远场光斑图像图10远场光斑i g .10O p ti cal s p ot i n t he f ar fi el d外腔直接倍频的测量结果C 基频980n m 的光功率P w 530m W 9倍频后490n m 的光功率为P Z O 50#W O增加复合腔后的测量结果C 基频980n m 的光功率P w 530m W 9倍频后490n m 的光功率为P Z w 70#W O输出的490n m 蓝绿光经过格兰棱镜检偏后9得到两明两暗的结果9证明是线偏振光9因此倍频出射的是激光9而不是激发65Z 光学精密工程第13卷的荧光实验结果受到很多因素的影响因此不是很理想主要的影响因素有3.1偏振特性的影响VCSEL的偏振方向是不稳定的发出的光波是偏振方向在不停变化的线偏光因此在诸多偏振态中所利用的只有符合条件的那部分偏振光而这部分被利用的偏振光的能量是很低的大部分的能量都集中在对倍频没有贡献的偏振态中17-18因此倍频效率很低的最重要因素是偏振态的不确定导致相位失配3.2发光区域面积与发散角的影响实验中实际的功率密度约为500W c m Z聚焦系统没有达到要求VC-SEL的发光直径为500#m而发散角的半角却达到了15 为了满足匹配角所要求的允许角只有以大的光斑面积或低的功率密度换得在一定输入功率条件下要提高功率密度必须缩小光斑面积根据拉赫不变量19n1S1u1=n Z S Z u Z 当像面面积缩小时必然导致像的发散角的扩大像的面积和发散角的矛盾转化为功率密度与允许角的矛盾取两者最佳配合值仍然无法实现较高的转换效率所以发光区面积与发散角是影响倍频效率的另外一个重要因素3.3温度的影响VCSEL的温度对于波长变化的影响是明显的VCSEL的红移率为0.06n m K Z0温度上升33时波长将漂移Z n m如果VCSEL的中心波长为980n m则将漂移出允许波长范围实际中的中心波长为983.6n m可以通过调整LBO晶体的角度和方向来实现相位匹配但是当调整好角度后虽然温度的变化导致的失配可以由角度来补偿但是温度是在不断地变化中所以很难确定一个固定的角度因此控制VCSEL的温度是一项很重要的工作虽然实验中已经采用了1Z V Z0W致冷器而且Z0k0热敏电阻在工作时已经降到了10k0但是当电流设定在3.5A以上不久就会自动断电保护因此VCSEL无法在更高的电流下工作也就无法实现在更高功率下的倍频LBO晶体的温度变化对于倍频效率的影响是不大的由于倍频效率很低功率密度也很低与损伤阈值相差了几个数量级所以LBO的温度变化并不是很明显的对于倍频效率的影响也是不大的3.4VCSEL中心波长的影响计算的相位匹配角是按照中心波长为980n m设计的因此晶体的切割角度也是按照中心波长为980n m切割的但是实际使用的VCSEL的中心波长为983.6n m 所以实际利用的角度并不是晶体的切割角度需要在调整架上进行调整虽然可以通过调整晶体方向和角度找到最佳匹配角度但中心波长的漂移也是不可忽视的影响因素3.5LB0晶体镀膜的影响实验中所使用的LBO晶体双面抛光没有镀膜这样会对透过率造成一定的影响未镀膜的晶体表面的菲涅尔反射率大于419所以会有一部分光的能量因此而损失但这种影响并不是倍频效率低的主要影响因素3.6自聚焦透镜的影响理论计算所得到的自聚焦透镜长Z Z.55mm约为0.1Z75p itch物距L1.7 mm成像在自聚焦透镜后面L80mm 像斑大小w0Z.864#m出射孔径角半角为0.485实验中使用的自聚焦透镜长度为Z 4.73mm约为0.Z3p itch Z1VCSEL在距离自聚焦透镜前L1.0mm处自聚焦透镜后的高斯光斑成像距离为3.47mm大小w0 0.008#m出射孔径角半角为75Z第3期马莹等VCSEL直接倍频蓝光固态激光器的研究8.Z 而LBO晶体在5mm长时的允许角为0.48 只有5.8的能量位于允许角之内3.7复合腔实际工作的情况外腔镜的直径为D4mm腔长Lc 10mm实际的光束在外腔镜处的光斑直径为d Z.88mm虽然都位于腔镜范围之内但是高阶模式的模场直径远大于4mm只有基模耦合返回腔内高阶的无法返回因此选择口径大的外腔镜有助于将更多的能量限制在延长腔之内实验中可以观察到延长腔的作用并不是很有效果因此改进延长腔的工作状况有待解决4结论本实验选择1W的980n m VCSEL作为基频光源选择0.Z3p itch的自聚焦透镜对光路整形选取5mm长的LBO晶体作为倍频晶体在外腔直接倍频和增加复合腔两种情况下分别得到蓝光输出证明了VCSEL可以腔外直接倍频输出蓝光而且复合腔结构能够提高VCSEL倍频效率致谢实验中使用VCSEL器件由长春光机所激发态物理重点实验室半导体激光组Z Z提供在此表示感谢参考文献!1NOLD~J MA~MO D S W J AGER Z R et al.I m p r ovi n g si n g l e-mode VCSEL p erf or m-ance b y i ntr oduci n g a l on g monolit hi c cavit y J.I EEE PhOt On.T ec hnOl.Lett.Z0001Z8 939-941.Z RAY MOND T D AL ORD WJ RA W ORD M~et al.I ntra-cavit y f re C uenc y doubli n g of a di ode-p u m p ed ext er nal-cavit y surf ace-e m itti n g se m i conduct or l aser J.O P t.Lett.1999Z4 161451-1455.3WATSON J P MC I NERNEY J G MOORAD I AN A et al.Co m p act effi ci ent vi si bl e l asers based on t he Noval ux ext ended cavit y surf ace e m itti n g l aser NECSEL conce p t Z.4NOLD~J GRAB~ERR M EBER~ARD et al.I ncreased-area oxi di zed si n g l e f unda m ent al mode VCSEL W it h self-ali g ned shall o W etched surf ace reli ef J.ElectrOn Lett.1999351340-1341.5KOZLOVSKY WJ RI SK W P LENT~W et al.B l ue li g ht g enerati on b y resonat or-enhancedf re C uenc y doubli ng of an ext ended-cavit y di ode l aser J.A P P l.Ph S s.Lett.19946555Z5-5Z76STRZELECKA E M MC I NERNEYA J G et al.~i g h p o Wer hi g h bri g ht ness980n m l asers based on t he ext ended cavit y surf ace e m itti n g l asers conce p t J.SPI E Z003499357-67.7MC I NERNEY J G MOORAD I AN A LE W I S A et al.Novel980n m and490n m li g ht sources usi n g verti cal cavit y l asers W it h ext ended cou p l ed caviti es J.SPI E Z00Z494Z1-1Z.8LEE D S~C~EGROV A V STRZELECKA E M et al.Second har moni c g enerati on at488n mb y i ntracavit y doubli n g of ext ended-cavit y surf ace-e m itti n g l asers J.SPI E Z003497Z10Z-111.9周崇喜杜春雷半导体激光器阵列光束准直和聚焦系统设计J.光学仪器Z000Z Z6Z5-Z9.Z~O C~X D C~L.O p ti cal desi g n of colli m ati n g and f ocusi n g o p ti cal s y st e m f or se m i con-duct or l aser di ode arra y J.O P tic al I nstr u m ents Z000Z Z6Z5-Z9.i n Chi nese10张大勇周寿桓梁峰等.LD光束经自聚焦透镜变换后的特性研究J.激光与红外Z00Z3Z 3171-176.Z~ANG D Y Z~O S~~LI ANG et al.S t ud y on t he charact eri sti c of LD out p ut bea m transf or m ed b y GRI N ser and I n f rare d Z00Z3Z3171-176.i n Chi nese 85Z光学精密工程第13卷11 刘德森高应俊.变折射率介质的物理性质 M .北京 国防工业出版社 1989.LI D S GAO Y J .The P h S sics c haracteristics Uariet S re f ractiUe inde J m e di u m 1.0e ditiOn M .Bei i n g Nati onal D ef ense I ndustr y Press 1989. i n Chi nese 1Z 易亨瑜李育德 陈梅.适用于光化学反应的CO 激光器单纵模复合腔研究 J .激光杂志 Z 001 Z Z 6 33-35.Y I ~Y LI Y D C~EN M.Research on co m p osit e resonat or of si n g l e l on g it udi nal mode CO l aser suit abl e f or p hot oche m i str y J .Laser J Ournal Z 001 Z Z 6 33-35. i n Chi nese13 王加贤吕凤萍 苏娅菲 等.C 复合腔Nd YAG -C r 4+ YAG 激光器的研究 J .中国激光 Z 004 31 4 399-40Z .WANG J X L P S Y .I nvesti g ati on on a co m p ound resonat or Nd =YAG C r 4+=YAGl aser W it h dual C -SW itchi n g o p erati on J .Chinese J Ournal O f Lasers Z 004 31 4 399-40Z .i n Chi nese14 郭长志.半导体激光器模式理论 M .北京 人民邮电出版社 1989 58-61.G O C~Z ~.Se m icOnduct Or l aser m O de t heOr S M .Bei i n g Publi c Posts and T el eco mmuni ca-ti ons Press 1989 58-61. i n Chi nese 15 马海霞 楼祺洪 董景星 等.一种改善激光器输出光束质量的新型谐振腔 J .中国激光 Z 003 30 11 977-980.MA ~X LO C ~ DONG J X et al .A novel resonat or t o i m p r ove t he l aser bea m C ualit y J .Chinese J Ournal O f Lasers Z 003 30 11 977-980. i n Chi nese16 KARDOS~I .VO I GN I ER V.V ertic al e Jtende d c aUit S s ur f ace-e mittin g l asers D .Annual Re p ort O p t oel ectr oni cs D e p art m ent ni versit y of l m Z 00Z .17 伊贺键一小山二三夫.面发射激光器基础与应用 M .科学出版社 共立出版 Z 00Z 3Z-33 114-115.The oundati on and a pp li cati on of Surf ace e m itti n g Lasers 1.0editi on M .S ci ence PressGon g li Press Z 00Z 3Z-33 114-115.18 YOS~I KA WA TKA WAKA M I T SA I TO ~ et al .Pol ari zati on contr oll ed si n g l e mode VC -SELJ .I EEE J .Sel T O P ics in G uant u m ElectrOnics 1998 34 6 1009-1015. 19 李景镇.光学手册M .陕西 陕西科学技术出版社.LI J Z ~.O P tic al handIOOG1.0e ditiOn M .Shanxi Shanxi S ci ence T echnol o gy Press . i n Chi neseZ 0 张存善张延生 段晓峰.垂直腔面发射激光器DBR 结构反射特性分析 J .光电子 激光 Z 00Z 13 1 34-36.Z ~ANG C S~Z ~ANG Y S~ D AN X .Anal y si s of refl ect ance charact eri sti cs of DBR i n verti cal cavit y surf ace e m itti n g l asers J .J Ournal O f O P t OelectrOnics .Laser Z 00Z 13 1 34-36.i n Chi nese Z 1 西安同维通讯技术有限公司TO W I N 自聚焦透镜使用说明书 Z .0版 Z .Z 00Z .X i an To W i n co mmuni cati on t echnol o gy Co . Lt d .TO W I N self-f ocusi n g l ens user's g ui de Z .0editi on Z Z 00Z . i n Chi nese Z Z 孙艳芳金珍花 宁永强 等.高功率底发射VCSELS 的制作与特性研究 J .光学精密工程 Z 004 1Z 5 449-453.S N Y JI N Z ~~ N I NG Y C et al . abri cati on and ex p eri m ent al charact eri zati on of hi g hp o Wer bott o m e mitti n g VECSELs J .O P tics and PrecisiOn En g ineerin g Z 004 1Z 5 449-453.作者简介!马莹 1981女 吉林长春人 中国科学院上海应用物理研究所同步辐射加速器束线工程部 研究方向为同步辐射加速器光束线压弯机构 Em ail y i y i m a 8114@si na .co m95Z 第3期马莹 等 VCSEL 直接倍频蓝光固态激光器的研究VCSEL直接倍频蓝光固态激光器的研究作者：马莹， 王成， 缪同群， MA Ying， WANG Cheng， MIAO Tong-qun作者单位：马莹,MA Ying(中国科学院,上海应用物理研究所,上海,201800)， 王成,WANG Cheng(上海交通大学,激光与光子生物医学研究所,上海,200030)， 缪同群,MIAO Tong-qun(中国科学院,长春光学精密机械与物理研究所,吉林,长春,130033)刊名：光学精密工程英文刊名：OPTICS AND PRECISION ENGINEERING年，卷(期)：2005,13(3)被引用次数：6次1.UNOLD H J;MAHMOUD S W;JAGER Z R Improving single-mode VCSEL performance by introducing a long monolithic cavity[外文期刊] 2000(08)2.Raymond T D;ALFORD W J;RAWFORD M H Intra-cavity frequency doubling of a diode-pumped external-cavity surface-emitting semiconductor laser 1999(16)3.Watson J P;MCINERNEY J G;MOORADIAN A Compact,efficient visible lasers based on the Novalux extended cavity surface emitting laser(NECSEL) concept4.UNOLD H J;GRABHERR M;EBERHARD F Increased-area oxidized single fundamental mode VCSEL withself-aligned shallow etched surface relief[外文期刊] 1999(16)5.Kozlovsky W J;RISK W P;LENTH W Blue light generation by resonator-enhanced frequency doubling of an extended-cavity diode laser[外文期刊] 1994(05)6.Strzelecka E M;MCINERNEYA J G High power,high brightness 980 nm lasers based on the extended cavity surface emitting lasers concept[外文期刊] 20037.MCINERNEY J G;MOORADIAN A;LEWIS A Novel 980 nm and 490 nm light sources using vertical cavity lasers with extended coupled cavities[外文期刊] 20028.Lee D;SHCHEGROV A V;STRZELECKA E M Second harmonic generation at 488 nm by intracavity doubling of extended-cavity surface-emitting lasers[外文期刊] 20039.周崇喜;杜春雷半导体激光器阵列光束准直和聚焦系统设计[期刊论文]-光学仪器 2000(06)10.张大勇;周寿桓;梁峰LD光束经自聚焦透镜变换后的特性研究[期刊论文]-激光与红外 2002(3)11.刘德森;高应俊变折射率介质的物理性质 198912.易亨瑜;李育德;陈梅适用于光化学反应的CO激光器单纵模复合腔研究[期刊论文]-激光杂志 2001(6)13.王加贤;吕凤萍;苏娅菲Q复合腔Nd:YAG-Cr4+:YAG激光器的研究[期刊论文]-中国激光 2004(04)14.郭长志半导体激光器模式理论 198915.马海霞;楼祺洪;董景星一种改善激光器输出光束质量的新型谐振腔[期刊论文]-中国激光 2003(11)16.KARDOSH I;VOIGNIER V Vertical extended cavity surface-emitting lasers 200217.伊贺键一;小山二三夫面发射激光器基础与应用 200218.Yoshikawa T;KAWAKAMI T;SAITO H Polarization controlled single mode VCSEL 1998(06)19.李景镇光学手册20.张存善;张延生;段晓峰垂直腔面发射激光器DBR结构反射特性分析[期刊论文]-光电子·激光 2002(01)21.西安同维通讯技术有限公司TOWIN自聚焦透镜使用说明书,2.0版 2002。
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相干公司能够提供更全面的激光器和激光参数测量产品，包括：氩/氪离子激光器、CO2激光器（10.6μm、9.4μm、调Q、可调谐、单频、THz源）、半导体激光器(375nm、405nm、635nm、780-980nm)、钛宝石连续可调谐激光器、准分子激光器、脉冲染料激光器、钛宝石超快激光器及放大器、半导体泵浦固体激光器（1064nm、532nm、355nm、266nm）、功率计、能量计、光束质量分析仪和波长计等。
绿光十字线状激光器说明
绿光十字线状激光器说明：
绿光是采用大功率红外激光管泵浦激光晶体而产生, 采
用参数不同的准直透镜,再配以不同参数十字柱面镜, 产生不
同光束发散度的十字线, 出瞳功率从5mW到50mW,可根据用
户具体用途定制。
激光器均选用高品质的原装、进口激光二极管，高质量
晶体，配以高性能的APC、ACC驱动电路和光学镀膜玻璃透
镜组，具有高可靠性、高稳定性、抗干扰性强、一致性好、
使用寿命长等特点。
产品广泛应用于各种工业标识器、工业用激光模组、军用
器械及仪器装备、激光指向、激光医疗仪器、演示用激光光
源、激光定位器等。
技术参数：
波长：532nm 。
出瞳功率：1mW～50mW。
扇角：90°。
光学系统：光学镀膜玻璃透镜。
光束模式：TEM00、连续输出。
光斑描述：最小光斑直径Φ0.5mm。
工作电压：DC 3V、4.5V、5V、9V、12V(可选)
激光级别：Ⅱ、Ⅲa。
工作温度：15℃―30℃。
存储温度：－10℃―80℃。
预热时间：＜10分钟。
稳定性：＜±10％15℃―30℃。
选配附件：激光器专用电源、支架。
外形尺寸：Φ18mm×80mm、Φ20m×80mm。
（注明：外形尺寸不限于表中数据，用户可根据需要定制）
绿光十字线状C系列激光器(部分产品目录及技术参数)
型号波长出瞳功率扇角（º）线宽（mm）透镜说明
附注：可按客户要求定做特殊要求产品。
十字线激光器原理
十字线激光器原理
十字线激光器是一种使用激光技术的测量和定位工具，它通常生成一个十字形的光线，用于在水平和垂直方向提供精确的定位参考。
下面是十字线激光器的基本原理：
1.激光发射：十字线激光器内部包含一个激光发射器，该发射器通
常使用半导体激光二极管来产生激光束。
激光的特性包括单色性、相干性和定向性，使其非常适合进行精确定位。
2.光学元件：激光束通过内部的光学元件，例如透镜和反射镜，以
确保激光的方向和形状符合设计要求。
这些元件有助于形成横向和纵向的十字线。
3.分束器：分束器是一个光学元件，用于将激光束分为水平和垂直
两个方向，形成十字形。
这通常是通过使用棱镜或反射镜来实现的。
4.调整和校准：十字线激光器通常具有调整和校准机制，以确保生
成的十字线准确无误。
这可以包括调整光学元件的位置、控制激光的强度和方向，以及确保十字线的交叉点在需要的位置。
5.电源和控制：十字线激光器需要一个电源供应激光发射器，并可
能包含一些控制装置，例如开关、亮度调节和模式切换。
这些控制装置允许用户根据需要调整和操作激光器。
6.应用领域：十字线激光器常用于建筑、测量、室内装修、木工等
领域，用于提供准确的水平和垂直参考线，以辅助工作的进行。
十字线激光器利用激光技术和精密的光学元件，通过分束和调整生成可见的十字形光线，为定位、测量和标记提供了高度精确的工具。
十字交叉线激光器
十字交叉线激光器特点1：十字交叉线激光器亮度很高，适合于较远距离定位及恶劣的工作环境下使用产品采用原装激光二极管，使用寿命长，稳定性好，输出功率恒定，体积小，安装便，可长时间连续点亮工作，能有效保证产品的稳定性和使用寿命。
特点2：十字交叉线激光器采用原装进口激光二极管，光学透镜。
光线清晰，发散低，准直性好，体积小，工业适用性强。
可调焦或固定焦距。
特点3：十字交叉线激光器采用原装进口激光二极管，体积小，光线清晰，出光张大，直线度高。
我们可以制作打零贰玖捌捌柒贰陆柒柒叁固定焦点同时可以制作可细的红光线状激光器，客户可以根据各种要求调整焦点。
参数光斑形状：十字线型波长：532nm 635nm 650nm（可定制）管芯功率：0~200mw（按要求定制）工作电流：0~2000mA（可定制）工作电压： 5V 12V 24V 36V外形尺寸：Φ16×55mm Φ16×80mm Φ22×85mm Φ26×110mm（可选择）光束发散度：0.3～1.5mrad出光张角：10 º～135º光线直径：≤0.5mm ＠0.5m；≤1.0mm ＠3.0m；≤1.5mm ＠6.0m；直线度：≤1.0mm ＠3.0m光学透镜：光学镀膜玻璃或塑胶透镜工作温度：－10～75℃储存温度：－40～85℃工作介质：半导体等级：Ⅲbyyz器较远距离定位及恶劣的工作环境下使用，定性好，输出功率恒定，体积小，安装方保证产品的稳定性和使用寿命。
二极管，光学透镜。
光线清晰，发散度用性强。
可调焦或固定焦距。
二极管，体积小，光线清晰，出光张角贰陆柒柒叁固定焦点同时可以制作可调粗以根据各种要求调整焦点。
十字线型50nm（可定制）（按要求定制）mA（可定制）2V 24V 36V22×85mm Φ26×110mm（可选择）3～1.5mradº～135ºmm ＠3.0m；≤1.5mm ＠6.0m；mm ＠3.0m玻璃或塑胶透镜10～75℃40～85℃半导体byyz。
激光设备十大品牌简介
汇报人： 2023-12-01
目录
• 激光设备行业概述 • 激光设备十大品牌评选标准 • 激光设备十大品牌介绍 • 激光设备十大品牌对比分析 • 激光设备行业未来发展趋势与展望
CHAPTER 01
激光设备行业概述
激光设备的定义与分类
激光设备的定义
激光设备是一种利用激光束作为 能源，对材料进行加工、改造、 制造和测量等操作的设备。
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激光设备的分类
根据应用领域和功能，激光设备 可分为激光打标机、激光切割机 、激光焊接机、激光熔覆机等。
激光设备的应用领域
制造业
激光设备在制造业中应用广泛， 如汽车制造、航空制造、电子设 备制造等，可用于打标、切割、
焊接等。
医疗行业
激光设备在医疗行业中应用广泛， 如激光治疗仪、激光美容仪、激光 医疗器械等。
产品线与业务范围对比
杭州大吉光电
01
专注于激光设备的研发、生产和销售，产品线涵盖激光打标、
激光切割、激光焊接等多个领域。
上海团结普瑞玛
02
以高功率激光切割设备为主打产品，同时提供激光打标、激光
焊接等设备。
武汉楚天激光
03
业务范围包括工业激光设备、医疗激光设备和科研激光设备等
多个领域。
技术实力与创新能力对比
通信行业
激光设备在通信行业中应用广泛， 如光纤通信、卫星通信、无线通信 等，可用于光信号传输和处理。
激光设备市场现状与趋势
市场现状
随着科技的不断进步和应用的不断拓展，激光设备市场发展迅速，市场规模不 断扩大，竞争也越来越激烈。
发展趋势
未来，随着新技术的不断涌现和应用领域的不断拓展，激光设备将继续向高精 度、高效率、智能化的方向发展。同时，随着环保意识的不断提高，绿色制造 和智能制造也将成为激光设备行业的重要发展方向。
蓝光激光器的应用与发展
蓝光激光器的应用与发展黄必昌一、前言全固态蓝光激光器因其在激光生物医学、激光彩色显示、激光高密度数据存储、激光光谱学、激光打印、激光水下成像与通讯等领域的广泛应用，近年来备受人们重视。
用LD泵浦YAG晶体通过腔内倍频可以实现大功率蓝光激光输出，从而实现红（671nm）、绿（532 nm）、蓝（473 nm）三元色激光的连续输出。
目前有关蓝光激光器的研究成为国内外研究小组竞相开展的研究热点，在很短的时间里世界各地都掀起了固态草蓝色激光光源的研究热潮。
全固态蓝光激光作为一种新的相干光源，具有体积小、结构紧凑、寿命长、效率高、运转可靠等一系列优点，能够应用在许多其他激光器无法应用的场合。
全固态蓝光激光器主要应用在蓝光激发、高密度光存储、彩色激光显示、拉曼光谱、荧光光谱分析、生物工程、DNA排序、海洋水色和海洋资源探测等很多方面。
在固体激光器中欲获得蓝色激光输出，主要有以下三种方法：（1）利用宽禁带半导体材料直接制作蓝光波段的半导体激光器；（2）利用非线性频率变换技术对固体激光进行倍频；（3）利用上转换技术在掺稀土的晶体、玻璃或光纤中实现蓝激光输出。
对于可见波段的半导体激光二极管(LD)，蓝光LD的研制需要昂贵的设备和衬底材料，同时LD的光束质量不尽人意，在许多应用领域受到了限制。
由LD泵浦的倍频固体激光器，需要非线性晶体材料进行频率转换，虽然光束质量很好，输出功率也很高，但系统较复杂。
近年来，人们利用发光学中的频率上转换机制，大力发展具有蓝绿光输出上转换发光材料，所采用的泵浦源一般为近红外高功率半导体激光器。
另外，与稀土掺杂的玻璃和晶体相比，光纤具有输出波长多、可调谐范围宽等优点。
利用上转换光纤制作的光纤激光器还具有结构简单、效率高、成本低的优点。
近两年来，国外对蓝光上转换光纤激光器研究很活跃，并且其商业化进程也相当迅速。
下面结合激光显示和蓝光光盘等主要应用，首先简单说明其工作原理然后介绍全固态蓝光激光器的多种技术和最新发展。
激光光头——精选推荐
激光光头的专业机型，因此，一经推出，市场反应强烈。
该类机型采用精密丝杆传动技术，并配以专业的高精度激光头和高品质聚焦镜片，激光输出稳定，切割精度可达到0.01mm，同时还配备有五寸液晶显示屏、脱机数控系统等先进高效率12W绿光激光器。
Verdi激光器使用的泵浦模块为FAP(光纤耦合阵列模块)，位于激光器电源中，通过光纤与激光头相连，从而确保了泵浦模块的更换非常简便，而且不需要任何激光腔的准直或调整。
VerdiV12的主要应用相干推出独立式可见光GenesisMX系列激光器选择基横模和多横模两种光斑输出。
在推出MX系列之前，Genei系列仅有用于集成的OEM版激光器。
新的M系列包含最终用户使用所需的电源、激光头、前面板接口、活动光开关和外置的互锁控制。
该产品系列可选粤茂激光YMS-50灯泵浦激光陶瓷划片系统，废品率极低高度一体化设计，激光头双重保护高度自动化，人机界面友好技术参数激光物质Nd3+:YAG激光波长1064nm泵浦源Xelamp激光腔Ceramic调制频率0.5-50Hz激光功率50金运激光推出智能多头激光机，在实现系列多头机大幅提高物料利用率的同时，又史无前例的将其操控系统提升到智能化高度，大大改善了传统机的功能和应用。
这里举个简单的例子，目前市面上的多头激光机均由计算机自动分配各个激光头加工区域，在排版激光加工在汽车大修中的应用均匀一致。
激光头装配在托架上，托架安装在机床横梁上，因此，可实现激光头上下方向的移动和水平方向的移动。
将激光束定位在曲轴轴颈上方，工作台上的步进电机带动曲轴旋转，同时激光头在水平方向运动，而托架沿横梁激光雕刻在印章防伪技术中的应用是:激光束经光学机构传输和聚焦在材料表面上，高能量密度的激光束作用点的材料迅速汽化，形成凹坑点。
利用计算机控制x-y控制台带动激光头移动并按照要求控制激光的开关，经软件处理后的图像信息已按某种方式存深圳华强:激光新能源创投新科技的华强梅林高科技工业园区已成为世界上最大的激光头生产基地，三洋华强激光是在中国首家大规模生产光盘驱动器的关键产品--激光头的企业。
激光十大品牌
THANKS
感谢观看
0 光峰：高亮度、高质量、高可靠性
总结词
0光峰激光以其高亮度、高质量和 高可靠性在激光加工领域备受推 崇，为各类制造业提供高效、可 靠的激光加工解决方案。
详细描述
0光峰激光在激光切割、焊接、打 标等领域有着广泛的应用，以其 高亮度、高质量
04
激光十大品牌市场占有率与竞争 力分析
市场占有率分析
华工科技
5号品牌：恩耐
公司介绍
01
恩耐是一家瑞典激光公司，成立于1977年，是世界领先的激光
切割设备制造商之一。有高精度、高速度、高稳定性等优点，
广泛应用于金属板材、管材、型材的切割和加工。
技术创新
03
恩耐在激光切割技术方面拥有多项专利，不断推动激光切割技
术的创新和发展。
03
市场容量增长趋势与机遇
总结词
市场容量持续增长、机遇与挑战并存
详细描述
随着经济的发展和人民生活水平的提高，激光技术的应用越来越广泛，市场容量也将持续增长。对于激光十大品 牌来说，这既是一个机遇也是一个挑战。他们需要不断提高产品质量和服务水平，以保持市场竞争力并满足市场 需求。同时，他们还需要不断探索新的应用领域和市场机会，以实现持续的高速增长。
激光技术被广泛应用于工业、医疗、 军事、通信、科研等领域。
激光品牌的发展历程
激光技术的发明可以追溯到20 世纪60年代，当时美国科学家 梅曼首次实现了红宝石激光器。
从20世纪70年代开始，随着半 导体激光器和光纤激光器的出现 ，激光技术开始进入快速发展阶
段。
进入21世纪，随着高功率光纤 激光器、超快激光器等新技术的 出现，激光技术得到了更广泛的
2号品牌：IPG
高亮度蓝光半导体激光器光纤耦合技术
DOI: 10.12086/oee.2021.200372高亮度蓝光半导体激光器光纤耦合技术段程芮1,2，赵鹏飞2，王旭葆1*，林学春2*1北京工业大学材料与制造学部激光工程研究院，北京 100124； 2中国科学院半导体研究所全固态光源实验室，北京 100083摘要：随着蓝光半导体激光器的发展和应用范围的拓宽，利用合束技术来获得高亮度的蓝光光源已经成为研究的热点。
为了获取高亮度的蓝光输出，本文应用光学设计软件进行模拟仿真，将48只波长为450 nm 、输出功率为3.5 W 的单管半导体激光器通过快慢轴准直和空间合束，聚焦耦合进105 μm/0.22NA 的光纤中，可获得功率为144.7 W 、亮度为11 MW/(cm 2⋅str)的蓝光输出，耦合效率为93.78%，整体系统的光-光转换效率为86.13%。
关键词：蓝光；高亮度；光纤耦合；合束技术中图分类号：TN248.4 文献标志码：A段程芮，赵鹏飞，王旭葆，等. 高亮度蓝光半导体激光器光纤耦合技术[J]. 光电工程，2021，48(5): 200372Duan C R, Zhao P F, Wang X B, et al. Fiber coupling technology of high brightness blue laser diode[J]. Opto-Electron Eng , 2021, 48(5): 200372Fiber coupling technology of high brightness blue laser diodeDuan Chengrui 1,2, Zhao Pengfei 2, Wang Xubao 1*, Lin Xuechun 2*1Institute of Laser Engineering, Faculty of Materials and Manufacturing, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China;2Laboratory of All-Solid-State Light Sources, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, ChinaAbstract: With the development and application of blue semiconductor lasers, it has become a research hotspot to obtain high brightness blue light source by beam combining technology. In order to obtain high brightness blue light output, 48 single tube semiconductor lasers with wavelength of 450 nm and output power of 3.5 W are focused and coupled into 105 μm/0.22 NA fiber by fast slow axis collimation and spatial beam combination. The blue light withpower of 144.7 W and brightness of 11 MW/(cm 2⋅str) is obtained. The coupling efficiency is 93.78%, and the optical to optical conversion efficiency of the whole system is 86.13%.Keywords: blue light; high brightness; fiber coupling; beam combining technologyDetectorMirrorSAC FACDetector DetectorMirrorSAC FACPBSCoupling lens Fiber——————————————————收稿日期：2020-10-16； 收到修改稿日期：2021-03-18 基金项目：国家重点研发基金资助项目(2017YFB0405001)作者简介：段程芮(1996-)，女，硕士研究生，主要从事高功率固体激光技术与系统方面的研究。
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小也都不一样, 出口功率也可根据不同的使用要求调整,可根据用户具体用途定和针对405nm波段的光学镀膜玻璃透镜组，具有高可靠性、高稳定性、抗干扰器械及仪器装备、教学试验光源、激光医疗仪器、舞台灯光及演示用激光光源•技术参数：
波长：405nm
出瞳功率：20mW
发散角：0.1mrad～0.6mrad
扇角：90度
光学系统：光学镀膜玻璃透镜
工作电压：7.5-15V
阈值电流：40mA
工作电流：53mA
激光级别：Ⅱ、Ⅲa、Ⅲb
工作温度：－10℃～60℃
存储温度：－40℃～80℃
尺寸：Φ12mm×45mm Φ16mm×60mm
求调整,可根据用户具体用途定制可拨打零贰玖~陆捌伍捌壹柒零捌。
高可靠性、高稳定性、抗干扰性强、一致性好、使用寿命长等特点。
、舞台灯光及演示用激光光源、激光定位器等。
高品质高档次高
mrj高品质高档次蓝光十字线激光器采用功率不同的激光管和参数也都不一样, 出口功率也可根据不同的使用要求调整,可根据用户具
壹柒零捌。
激光器均选用高品质的原装、进口激光二极管，配以高性能的段的光学镀膜玻璃透镜组，具有高可靠性、高稳定性、抗干扰性强产品广泛应用于各种工业标识器、工业用激光00模组、军用器械
医疗仪器、舞台灯光及演示用激光光源、激
技术参数：
波长：405nm
出瞳功率：20mW
发散角：0.1mrad～0.6mrad
扇角：90度
光学系统：光学镀膜玻璃透镜
工作电压：7.5-15V
阈值电流：40mA
工作电流：53mA
激光级别：Ⅱ、Ⅲa、Ⅲb
工作温度：－10℃～60℃
存储温度：－40℃～80℃
外形尺寸：Φ12mm×45mm Φ16mm×
档次高亮度蓝光十字线激光器
十字线激光器采用功率不同的激光管和参数不同的透镜,光束发散度和光斑大小也可根据不同的使用要求调整,可根据用户具体用途定制可拨打零贰玖~陆捌伍捌
壹柒零捌。
质的原装、进口激光二极管，配以高性能的APC、ACC驱动电路和针对405nm波镜组，具有高可靠性、高稳定性、抗干扰性强、一致性好、使用寿命长等特点。
种工业标识器、工业用激光00模组、军用器械及仪器装备、教学试验光源、激光医疗仪器、舞台灯光及演示用激光光源、激光定位器等。
技术参数：
波长：405nm
出瞳功率：20mW
发散角：0.1mrad～0.6mrad
扇角：90度
光学系统：光学镀膜玻璃透镜
工作电压：7.5-15V
阈值电流：40mA
工作电流：53mA
激光级别：Ⅱ、Ⅲa、Ⅲb
工作温度：－10℃～60℃
存储温度：－40℃～80℃
外形尺寸：Φ12mm×45mm Φ16mm×60mm。