相干公司全固体绿激光器的现状与未来发展

相干公司全固体绿激光器的现状与未来发
展
相干公司全固体绿激光器的
现状与未来发展
1引言
全固体激光器具有节能,小型,寿命长等优点,因
而得到了迅速发展.美国相干公司现已研制出多种二
极管(LD)泵浦的全固体绿激光器.
在激光器市场中,美国相干公司是世界上生产激
光器的顶级生产商.该公司根据固体激光器的市场需
求,从水冷式离子激光器发展到钛宝石激光器,丰富
了产品种类,得到了市场的积极支持.本文对相干公
司飞速发展的全固体绿激光器的现状与未来发展进
行综述.
2采用最先进的制造技术
美国相干公司之所以能在全固体激光器市场中
立足,这主要得益于其产品性能,可靠性以及批量生
产的能力.相干公司采用新的设计方法制作全固体激
光器,其激光头是完全封闭的,并采用了世界首创的
图1全固体激光器的制作现场
卜:
●王玉英
半模拟机器人制造专利技术(PermalignTM)(图1),将
经过严格筛选的光学元件直接焊于衬底,杜绝了漏气
现象,成功地制成无调整机构的理想固体激光器.其
独创的生产技术使其制造产品的误差达到最小极限
且可批量生产并使系统内元件互换时的停机时间变
得最短.
3微型绿激光器
Compass315M系列(功率:20~150mW)产品是在
采用银盐,感光树脂的平板上直接产生图形.
该产品可与气冷式Ar激光器相媲美,是一种具
有激光头部尺寸d~(1OOmmx40mmx32.5mm),节能,寿命长,功率高(>100mW),轻便,可装于运行部位,且可迅速调换等特点的小型绿激光器.
另外,相干公司为了满足用户低价位的需求,还
生产了低功率(1O～75mW),低价位的Compass215M 系列产品,现已应用于生物,各种无损检测,光盘,掩
模扫描和喇曼光谱等领域.目前,该公司已向市场供
应10000余台商品.相干公司现已瞄准市场需求,面
向广大用户,正在积极开发价位更低的商品.
4高功率全固体绿激光器
V erdi系列全固体绿激光器(功率2～18W)是水
冷式激光器的替代产品,最高功率为18W,居同行业之首,在激光泵浦,全息术,微细加工,激光热处理和
半导体无损检测等应用中占据绝对优势.
图1V erdi谐振腔设计
该系列产品采用环型谐振腔,实现了行业领先
的性能(如图1所示).因该激光器采用光纤将LD光传输至谐振腔,因而能将激光头部的热量控制在最
小极限.传输的LD光激励Nd'YVO晶体,在设置于
振荡输出功率1064nm的环形谐振腔中产生二次谐波振荡(SUG).在这种无振荡模式竞争的情况下,产
生的绿光噪声极低(0.03%rms).激光头采用了该公司的专利制造技术,使长期运转不需维修成为可能.更
短波段(极紫外)振荡的AzureTM(波长:单频266nm,功率:200mW)和可调波长钛宝石激光器ChameleonTM (波长:705～980nm,功率:>1.5w)用V erdi作泵浦源, 实现了高可靠性和完全无干扰工作,因而受到了用
户的青睐.
5全固体蓝激光器SapphireTM
用晶体作激光工作物质的全固体激光器对振荡
波长有严格的限制.相干公司在大量用于生物行业…L
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激光输出0SHG晶体
输出反射镜
七——————
谐振器
图2钛宝石谐振器的结构
的全固体激光振荡的Ar激光器(波长为488nm)上采用了光泵浦半导体激光技术.
光泵浦半导体激光器被称为垂直腔面发射激光
器(VECSEL),具有不同于一般电驱动半导体激光器的特点,它是用光(光子)来激励激光振荡.
用相干公司在芬兰工厂制造的InGaAs基量子阱
半导体芯片作激励工作物质,利用高功率,长寿命InGaAsP基半导体激光器(波长约为800nm)进行纵
向面发射(图2所示).这种谐振器的结构与面发射激光器的区别在于配置了输出反射镜,因此成功实现了
空间模式优异的理想光束.将LD泵浦的激光全部照射到该半导体芯片上,使其产生纵向激励.半导体芯
片通过振荡材料的组合,设计并选择所希望的基波. 另外,在谐振器中配置的SHG晶体与双折射滤光片的组合实现了单频蓝激光振荡.相干公司自2001年5月开始生产这种产品以来,已完成3000余台的供
货任务.2004年10月,相干公司扩大了该产品的种类,生产出了488nm型和460nm型低功率激光器.输出功率分别为1O～30mW和10mW;高功率激光器有488nm型,输出功率为100～200mW.目前该公司正积极拓展业务范围,争取将所有气冷式Ar激光器发展成为全固体激光器.
6激光二极管模块CUBETM
在生物装置市场,已出现一种将荧光染料和多波
长激光器组装在生物装置上的趋势.固体激光器对振荡波长有限制,而近年来,GaN基紫色和紫外激光二极管所彰显的高功率,寿命长的优点倍受用户青睐. 相干公司将开发上述产品所积累的技术用在生
产激光二极管模块上,对模块采取静电放电措施,达
到了高稳定性和寿命长的目的.在2005年1月召开的PhotonicsWest2005会议上相干公司公布了激光
二极管模块新产品CUBE系列,该激光器的激光头(尺寸100mmx40mmx40mm)内置有控制部分使其达到了小型化.本产品根据CDRH标准,采取了第4级静电放电(ESD)措施,并在激光头部连接USB光缆, Oct.2005■:
在GUI画面上显示并控制手提电脑的接通与断开, 输出的设定,状态的确认,工作时间等.而且作为标准
装置安装了专用光缆,用户可进行远程控制.波长种类有375nm,405nm,440nm,635nm,785nm,可根据用途选择圆形和椭圆形(1×3)的振荡模式.图3给出了8mW
50mW
16mW
25mW
40mW
图3CUBE的振荡波长和输出功率
璺卜
圆形振荡模式的波长和功率.振荡性能包括:采用光回路的输出功率稳定;可实现150MHz的高速功率的调制(保证上升/下降时间小于2ns)功能,因而不用准备外调制器,就能获得脉冲振荡,这有利于构建系统时降低成本.
7其他全固体激光器
除生产上述连续振荡激光器外,相干公司还生产
脉冲振荡激光器,如作为激光直接扫描装置用内置可饱和布喇格反射器的高功率连续锁模振荡紫外激光器(PaladinT~355,振荡波长355nm,最大功率8W);大量用于平板显示器和硬盘加工的小型全固体脉冲激光器(V ectorTM1064,最大功率3W,波长为1064nm; V ector532最大功率1W,波长为532nm);在高速精密微细加工中受到关注的Q开关型紫外,极紫外激光器(A VIAn355,输出功率为10W,波长为355nm;
A VIA266输出,功率为3W,波长为266nm)以及在激光退火和金属高速加工中受到关注的高功率脉冲绿激光器(Evolution输出功率为90W,波长为527nm) 等.
8结束语
相干公司通过提高全固体激光器的功率和可靠
性,一步一个脚印地从气体激光器向固体激光器的方向发展.该公司利用固体激光器和半导体激光器,努力使激光系统具有小型化和节能的优点,最终达到降低运转成本的目的.该公司以众多的品种满足客户的需求,并为适应新的需求而努力开发新产品,并以雄厚的技术力量和生产体制为基础,愿与客户建立长期的伙伴关系,在构建新一代装置的过程中,希望在开发阶段与有关厂商加强合作,共图发展.(No.2)。