CN103545706A - 一种全固态355nm激光器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种全固态355nm激光器包括反射镜A(1)、泵浦源(2)、Nd:YAG晶体(3)、调制器(4)、偏振分光镜(5)、非线性光学晶体A(6)、输出镜A(7)、输出镜B(8)、45度反射镜A(9)、45度反射镜B(10)、二向色镜(11)、聚焦光学系统(12)、紫外分光镜(13)、非线性光学晶体B(14)、反射镜B(15)和紫外激光输出镜(16)；利用偏振分光镜(5)将Nd:YAG晶体(3)发射的1064nm波长光分解成两个偏振方向相互垂直的o光和e光，并各自形成激光器的谐振腔，其中的1064nm波长e光倍频获得532nm绿光，该532nm绿光与1064nm波长o光通过非线性光学变换来产生355nm激光。与现有技术相比，本发明的优点在于：该激光器解决了Nd:YAG晶体三倍频时偏振失配问题，具有高的三倍频转换效率。

Description

一种全固态355nm激光器
技术领域
本发明涉及一种全固态355nm激光器，属于光电子激光技术领域。 
背景技术
对Nd:YVO4和Nd:YAG晶体产生的1064nm进行三倍频是获得355nm激光的两个重要手段，在倍频和三倍频时通常采用LBO晶体作为非线性光学变换晶体。采用Nd:YVO4晶体作为激光介质可以解决三倍频时偏振失配问题，但晶体不容易生长大尺寸，获得的355nm激光功率有限；以Nd:YAG晶体作为激光介质进行三倍频可以获得大的紫外355nm激光功率输出，但由于偏振失配而导致转换效率较低。 
发明内容
为克服上述矛盾，本发明的目的在于提供了一种全固态355nm激光器。该激光器解决了Nd:YAG晶体倍频和三倍频时的偏振失配问题，具有高的三倍频转换效率。如附图1所示，本发明提供的一种全固态355nm激光器包括反射镜A1、泵浦源2、Nd:YAG晶体3、调制器4、偏振分光镜5、非线性光学晶体A6、输出镜A7、输出镜B8、45度反射镜A9、45度反射镜B10、二向色镜11、聚焦光学系统12、紫外分光镜13、非线性光学晶体B14、反射镜B15和紫外激光输出镜16；其中反射镜A1、Nd:YAG晶体3、调制器4、偏振分光镜5、非线性光学晶体A6和输出镜A7构成1064nm波长e光的激光器谐振腔；反射镜A1、Nd:YAG晶体3、调制器4、偏振分光镜5和输出镜B8构成1064nm波长o光的激光器谐振腔；在泵浦源2的激励下，Nd:YAG晶体3向左侧发射的1064nm波长被反射镜A1反射和向右侧发射1064nm波长光穿过调制器4后入射到偏振分光镜5上，偏振分光镜5将其分成偏振方向相互垂直的线偏振光o光和e光，1064nm波长e光穿过偏振分光镜5后在非线性光学晶体A6中变换成532nm绿光从输出镜A7向右输出；1064nm波长o光被偏振分光镜5反射向下从输出镜B8直接输出，1064nm波长o光被45度反射镜A9和B10反射入射到二向色镜11表面，二向色镜11将此1064nm波长o光与532nm绿光合成一束同光轴传输，聚焦光学系统12将此两个波长光聚焦到非线性光学晶体B14中产生355nm波长光，从非线性光学晶体B14右侧出射的1064nm波长o光、532nm绿光和355nm波长激光被反射镜B15反射向左并再一次经过非线性光学晶体B14，1064nm波长o光和532nm绿光将再一次在非线性光学晶体B14中产生355nm波长激光；紫外分光镜13将355nm波长光反射向下从紫外激光输出镜16输出；所述的反射镜A1优选BK7或石英材料制作的平面镜，其表面镀制对1064nm波长激光的高反射膜；所述的泵浦源2优选808nm或885nm半导体激光器，用于对Nd:YAG晶体3的端面或侧面进行激励；所述的调制器4优选声光调制器、电光调制器或被动调Q晶体，位于Nd:YAG晶体3和偏振分光镜5之间，用于对该激光器进行调制而产生高峰值功率的激光脉冲；所述的偏振分光镜5优选偏振分光平面反射镜或格兰激光棱镜，其分光面与该激光器的光轴呈布儒斯特角放置，用于将对Nd:YAG晶体3发射的1064nm波长激光分解成两个偏振方向相互垂直的o光和e光，使e光能够穿过，而o光在其分光面反射；所述的非线性光学晶体A6优选I类相位匹配的LBO晶体，其左侧面镀的光学薄膜对1064nm波长激光减反射，对532nm波长激光高反射，其右侧面镀的光学薄膜对1064nm和532nm两个波长均减反射，位于偏振分光镜5和输出镜A7之间，用于将1064nm波长激光变换成532nm波长激光；所述的输出镜A7优选BK7或石英材料制作的平面镜或凹面镜，其表面镀的光学薄膜对1064nm波长激光高反射，对532nm波长激光减反射，用于将1064nm波长激光反射向左，而使532nm波长激光能够透射；所述的输出镜B8优选BK7或石英材料制作的平面镜，其表面镀的光学薄膜对1064nm波长激光的透射率在10%~20%间；所述的45度反射镜A9和B10优选BK7或石英材料制作的平面镜，其表面镀制对45度角入射1064nm波长激光的高反射膜，反射率大于99.5%，用于改变1064nm波长激光的传输光路；所述的二向色镜11优选石英材料制作的平面镜，其表面镀制光学薄膜，对45度角入射的1064nm波长激光反射率高于99.5%，对45度角入射的532nm波长激光透射率高于99.5%，用于将1064nm和532nm两个波长激光合成一束同光轴传输； 
所述的聚焦光学系统12优选对1064nm和532nm两个波长消色差的光学系统，该光学系统对1064nm和532nm两个波长光的透射率均高于99.6%，用于将1064nm和532nm两个波长激光同时聚焦到非线性光学晶体B14中，并且这两个波长具有相同的焦点；
所述的紫外分光镜13优选石英材料制作的平面镜，其双面均对镀光学薄膜，对45度角入射的1064nm和532nm波长激光透射率高于99.6%，对45度角入射的355nm波长激光反射率高于99.8%，将355nm波长激光反射向下；所述的非线性光学晶体B14优选I类相位匹配的LBO晶体，其双面镀的光学薄膜对1064nm、532nm和355nm三个波长激光减反射，该晶体的中心位于聚焦光学系统12的焦点上，用于将1064nm和532nm两个波长激光变换成355nm波长激光；所述的反射镜B15优选石英材料制作的凹面镜，其表面镀制的光学薄膜对1064nm、532nm和355nm三个波长激光的反射率均高于99.8%，位于非线性光学晶体B14的右侧，其焦点与聚焦光学系统12的焦点重合，用于将1064nm、532nm和355nm三个波长激光反射向左；所述的紫外激光输出镜16优选石英材料制作的凹面镜，其表面镀制的光学薄膜对1064nm和532nm波长激光反射率高于99.9%，对355nm波长激光透射率高于99.6%，位于紫外分光镜13的下方，其焦点与反射镜B15的焦点重合，用于将355nm波长激光从1064nm和532nm波长激光光路中分离出来。有益效果：本发明提供的一种全固态355nm激光器，该激光器解决了Nd:YAG晶体倍频和三倍频时的偏振失配问题，具有高的三倍频转换效率。
附图说明
图1是一种全固态355nm激光器示意图。

Claims (2)

1.一种全固态355nm激光器，其特征在于包括反射镜A(1)、泵浦源(2)、Nd:YAG晶体(3)、调制器(4)、偏振分光镜(5)、非线性光学晶体A(6)、输出镜A(7)、输出镜B(8)、45度反射镜A(9)、45度反射镜B(10)、二向色镜(11)、聚焦光学系统(12)、紫外分光镜(13)、非线性光学晶体B(14)、反射镜B(15)和紫外激光输出镜(16)；其中反射镜A(1)、Nd:YAG晶体(3)、调制器(4)、偏振分光镜(5)、非线性光学晶体A(6)和输出镜A(7)构成1064nm波长e光的激光器谐振腔；反射镜A(1)、Nd:YAG晶体(3)、调制器(4)、偏振分光镜(5)和输出镜B(8)构成1064nm波长o光的激光器谐振腔；在泵浦源(2)的激励下，Nd:YAG晶体(3)向左侧发射的1064nm波长被反射镜A(1)反射和向右侧发射1064nm波长光穿过调制器(4)后入射到偏振分光镜(5)上，偏振分光镜(5)将其分成偏振方向相互垂直的线偏振光o光和e光，1064nm波长e光穿过偏振分光镜(5)后在非线性光学晶体A(6)中变换成532nm绿光从输出镜A(7)向右输出；1064nm波长o光被偏振分光镜(5)反射向下从输出镜B(8)直接输出，1064nm波长o光被45度反射镜A(9)和B(10)反射入射到二向色镜(11)表面，二向色镜(11)将此1064nm波长o光与532nm绿光合成一束同光轴传输，聚焦光学系统(12)将此两个波长光聚焦到非线性光学晶体B(14)中产生355nm波长光，从非线性光学晶体B(14)右侧出射的1064nm波长o光、532nm绿光和355nm波长激光被反射镜B(15)反射向左并再一次经过非线性光学晶体B(14)，1064nm波长o光和532nm绿光将再一次在非线性光学晶体B(14)中产生355nm波长激光；紫外分光镜(13)将355nm波长光反射向下从紫外激光输出镜(16)输出；所述的反射镜A(1)为BK7或石英材料制作的平面镜，其表面镀制对1064nm波长激光的高反射膜，反射率为99.8%；
所述的泵浦源(2)为808nm或885nm半导体激光器；
所述的调制器(4)为声光调制器、电光调制器或被动调Q晶体；
所述的偏振分光镜(5)为偏振分光平面反射镜或格兰激光棱镜；
所述的非线性光学晶体A(6)为I类相位匹配的LBO晶体；
所述的输出镜A(7)为BK7或石英材料制作的平面镜或凹面镜，其表面镀的光学薄膜对1064nm波长激光高反射，对532nm波长激光减反射；
所述的输出镜B(8)为BK7或石英材料制作的平面镜，其表面镀的光学薄膜对1064nm波长激光的透射率在10%~20%间；
所述的45度反射镜A(9)和B(10)为BK7或石英材料制作的平面镜，其表面镀制对45度角入射1064nm波长激光的高反射膜，反射率大于99.5%；
所述的二向色镜(11)为石英材料制作的平面镜，其表面镀制光学薄膜，对45度角入射的1064nm波长激光反射率高于99.5%，对45度角入射的532nm波长激光透射率高于99.5%；
所述的聚焦光学系统(12)为对1064nm和532nm两个波长消色差的光学系统，该光学系统对1064nm和532nm两个波长光的透射率均高于99.6%，且这两个波长具有相同的焦点；
所述的紫外分光镜(13)为石英材料制作的平面镜，其双面均对镀光学薄膜，对45度角入射的1064nm和532nm波长激光透射率高于99.6%，对45度角入射的355nm波长激光反射率高于99.8%；
所述的非线性光学晶体B(14)为I类相位匹配的LBO晶体，其双面镀的光学薄膜对1064nm、532nm和355nm三个波长激光减反射；
所述的反射镜B(15)为石英材料制作的凹面镜，其表面镀制的光学薄膜对1064nm、532nm和355nm三个波长激光的反射率均高于99.8%，其焦点与聚焦光学系统(12)的焦点重合；
所述的紫外激光输出镜(16)为石英材料制作的凹面镜，其表面镀制的光学薄膜对1064nm和532nm波长激光反射率高于99.9%，对355nm波长激光透射率高于99.6%，其焦点与反射镜B15的焦点重合。
2.如权利要求1所述的一种全固态355nm激光器，其特征在于，将Nd:YAG晶体(3)发射的1064nm波长光分解成两个偏振方向相互垂直的o光和e光，1064nm波长o光直接输出，e光在非线性光学晶体A(6)中倍频获得532nm波长o光，将此1064nm波长o光和532nm波长o光进行腔外和频产生355nm激光。
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