CN101383476A - 三倍频固体激光器 - Google Patents

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高云峰
郭丽
陈莉英
郑珺晖
周宇超
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Abstract

本发明涉及一种三倍频固体激光器，该三倍频固体激光器包括：用于支持基频光的谐振腔；设置在谐振腔内的用于产生基频光的激光介质；设置在谐振腔内的用于对基频光进行二倍频以产生二次谐波光的二倍频晶体；设置在谐振腔内的用于混合基频光和二次谐波光以产生三次谐波光的三倍频晶体，三倍频晶体的三次谐波光的出光面按照基频光的布儒斯特角倾斜。该三倍频固体激光器进一步包括用于将三次谐波光导出谐振腔的输出镜。通过采用上述结构，本发明通过增加输出镜将所需的三次谐波光导引出谐振腔，减小了三次谐波光的输出距离和输出难度，同时便于调节三次谐波光的输出方向。

Description

三倍频固体激光器
【技术领域】
本发明涉及一种固体激光器，更具体涉及一种三倍频固体激光器。
【背景技术】
近几年来，随着紫外激光在激光切割、激光打标以及其它激光精细加工领域上的广泛应用。频率转换技术(特别是三倍频转换技术)受到人们的广泛关注。如图1所示，图1是美国专利No.5,850,407中公开的一种三倍频激光器。在图1所示的激光器20中，反射镜24a、24b、24c组成用于支持基频光的谐振腔22。谐振腔22内进一步设置有用于产生基频光26的激光介质30。基频光26经过激光介质30的端面32a、32b进行偏振选择，产生偏振方向如标记28所示的P偏振光。谐振腔22内进一步设置有Q开关34、二倍频晶体60和三倍频晶体40。激光介质30所产生的P偏振的基频光26由Q开关34调制后在谐振腔22内振荡，并输入二倍频晶体60，产生偏振方向如标记78所示的S偏振的二次谐波光。二次谐波光与剩余的基频光进入三倍频晶体40，在三倍频晶体40中进行混合，产生P偏振的三次谐波光90。三倍频晶体40的三次谐波光90的出光面按布儒斯特角进行倾斜，以便P偏振的基频光26和三次谐波光90基本无损耗的通过该出光面，而S偏振的二次谐波光则部分透射成二次谐波光92并部分反射成二次谐波光94。出光面进一步将三次谐波光90与基频光26和透射的二次谐波光92进行空间分离。在上述激光器中，由于三次谐波光90与基频光26和透射的二次谐波光92之间的分散角度非常小，需要相当长的距离才能使三次谐波光与基频光26和透射的二次谐波光92完全分开，因而增加了三次谐波光的输出距离和输出难度。
【发明内容】
为了解决现有技术的三倍频固体激光器仅利用按布儒斯特角倾斜的三倍频晶体的出光面对三次谐波光与基频光和二次谐波光进行空间分离，增加了三次谐波光的输出距离和输出难度的技术问题，本发明提供了一种能够减小三次谐波光的输出距离和输出难度的三倍频固体激光器。
本发明解决现有技术的三倍频固体激光器仅利用按布儒斯特角倾斜的三倍频晶体的出光面对三次谐波光与基频光和二次谐波光进行空间分离，增加了三次谐波光的输出距离和输出难度的技术问题所采用的技术方案是:提供一种三倍频固体激光器，该固体激光器包括:用于支持基频光的谐振腔；设置在谐振腔内的用于产生基频光的激光介质；设置在谐振腔内的用于对基频光进行二倍频以产生二次谐波光的二倍频晶体；设置在谐振腔内的用于混合基频光和二次谐波光以产生三次谐波光的三倍频晶体，三倍频晶体的三次谐波光的出光面按照基频光的布儒斯特角倾斜，其中该固体激光器进一步包括用于将三次谐波光导出谐振腔的输出镜。
根据本发明一优选实施例，输出镜为与三次谐波光的传输方向相倾斜的选择性反射镜。
根据本发明一优选实施例，选择性反射镜反射三次谐波光并透射基频光。
根据本发明一优选实施例，三倍频晶体设置在二倍频晶体和激光介质之间，三倍频晶体的出光面朝向激光介质。
根据本发明一优选实施例，基频光的波长为1064nm，激光介质为Nd:YVO4、Nd:YAG或Nd:YLF。
根据本发明一优选实施例，固体激光器进一步包括用于选择基频光的偏振方向的偏振选择装置。
根据本发明一优选实施例，固体激光器进一步包括用于对激光介质进行泵浦的泵浦源。
根据本发明一优选实施例，固体激光器为单面泵浦激光器。
根据本发明一优选实施例，固体激光器为双面泵浦激光器。
通过采用上述结构，采用输出镜将所需的三次谐波光导出谐振腔，减小了三次谐波光的输出距离，同时便于调节三次谐波光的输出方向。
【附图说明】
图1是现有技术的三倍频固体激光器的光路图；
图2是根据本发明第一实施例的三倍频固体激光器的光路图；
图3是根据本发明第二实施例的三倍频固体激光器的光路图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施例以波长355nm的固体激光器为例对本发明的三倍频固体激光器进行详细说明，但本领域技术人员显而易见本发明同样适用于产生其他波长的激光。在上述附图中利用相同的附图标记表示基本相同的元件。
如图2所示，图2是根据本发明第一实施例的三倍频固体激光器的光路图。在本实施例的激光器中，反射镜1、3、4组成谐振腔。激光介质8设置在反射镜3和4之间。泵浦源(未图示)所发出的泵浦光经反射镜3作用在激光介质8上，激光介质8在泵浦光的激励作用下产生所需的波长为1064nm的基频光。激光介质8可以是本领域所公知的能够产生波长为1064nm的红外激光的任何适当介质，例如Nd:YVO4、Nd:YAG、Nd:YLF等，也可以是两端无掺杂或者单端无掺杂的复合晶体。
调Q器件7设置在激光介质8和反射镜4之间，以便调制激光介质8所产生的基频光。调Q器件7可以采用本领域所公知的声光或电光调Q器件。谐振腔内优选进一步设置用于选择基频光的偏振方向的偏振选择器件(未图示)，以产生P偏振的基频光。
由激光介质8产生的1064nm的基频光在由反射镜1、3、4所组成的谐振腔内振荡，并依次通过设置在谐振腔内的二倍频晶体5和三倍频晶体6。其中，三倍频晶体6设置在二倍频晶体5和激光介质8之间，三倍频晶体6的三次谐波光的出光面朝向激光介质8。基频光在二倍频晶体5的作用下产生波长为523nm的二次谐波光。二次谐波光经反射镜1反射或者直接进入三倍频晶体6。在三倍频晶体6中，523nm的二次谐波光与1064nm的基频光进行混合，产生了波长为355nm的三次谐波光。
三倍频晶体6的三次谐波光的出光面按照基频光的布儒斯特角切割，即该出光面按照基频光的布儒斯特角与基频光的传播方向相倾斜。通过以基频光的布儒斯特角设置出光面，可以使P偏振的基频光无损失地通过该出光面，避免了在该出光面使用抗反射膜。此外，由于三倍频晶体6的折射率随波长而发生变化，基频光、二次谐波光和三次谐波光在该出光面的折射角有所不同，因而使三次谐波光与基频光和二次谐波光在空间上进行了分离。
本发明的三倍频固体激光器在三次谐波光的传输方向上进一步设置一个用于将三次谐波光导出谐振腔的输出镜2。在本实施例中，输出镜2为与三次谐波光的传输方向相倾斜的选择性反射镜。该选择性反射镜反射三次谐波光，以便将三次谐波光导出谐振腔。同时，选择性反射镜进一步透射基频光，以使基频光能够在谐振腔进一步传输。
如图3所示，图3是根据本发明第二实施例的三倍频固体激光器的光路图。图3所示的实施例与图2所示的实施例区别之处仅在于:图2所采用的是单端泵浦方式，而图3所采用的是双端泵浦方式。具体来说，图3所示的三倍频固体激光器进一步增加了激光介质9和反射镜10，泵浦源(未图示)的泵浦光可通过反射镜10对激光介质9进行泵浦，而另一泵浦源(未图示)的泵浦光则可通过反射镜3对激光介质8进行泵浦，由此实现双端泵浦。
通过采用上述结构，利用输出镜2将所需的三次谐波光导引出谐振腔，减小了三次谐波光的输出距离和输出难度，同时便于调节三次谐波光的输出方向。
在上述实施例中，仅对本发明进行了示范性描述，但是本领域技术人员在不脱离本发明所保护的范围和精神的情况下，可根据不同的实际需要设计出各种实施方式。

Claims (9)

1.一种三倍频固体激光器，所述固体激光器包括:
用于支持基频光的谐振腔；
设置在所述谐振腔内的用于产生所述基频光的激光介质；
设置在所述谐振腔内的用于对所述基频光进行二倍频以产生二次谐波光的二倍频晶体；
设置在所述谐振腔内的用于混合所述基频光和所述二次谐波光以产生三次谐波光的三倍频晶体，所述三倍频晶体的三次谐波光的出光面按照所述基频光的布儒斯特角倾斜，
其特征在于:所述固体激光器进一步包括用于将所述三次谐波光导出所述谐振腔的输出镜。
2.根据权利要求1所述的固体激光器，其特征在于:所述输出镜为与所述三次谐波光的传输方向相倾斜的选择性反射镜。
3.根据权利要求2所述的固体激光器，其特征在于:所述选择性反射镜反射所述三次谐波光并透射所述基频光。
4.根据权利要求1所述的固体激光器，其特征在于:所述三倍频晶体设置在所述二倍频晶体和所述激光介质之间，所述三倍频晶体的所述出光面朝向所述激光介质。
5.根据权利要求1所述的固体激光器，其特征在于:所述基频光的波长为1064nm，所述激光介质为Nd:YVO4、Nd:YAG或Nd:YLF。
6.根据权利要求1所述的固体激光器，其特征在于:所述固体激光器进一步包括用于选择所述基频光的偏振方向的偏振选择装置。
7.根据权利要求1所述的固体激光器，其特征在于:所述固体激光器进一步包括用于对所述激光介质进行泵浦的泵浦源。
8.根据权利要求7所述的固体激光器，其特征在于:所述固体激光器为单面泵浦激光器。
9.根据权利要求7所述的固体激光器，其特征在于:所述固体激光器为双面泵浦激光器。
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