CN104485569A - 一种激光器非线性光学晶体精密调节装置及其调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种激光器非线性光学晶体精密调节装置，包括俯仰调节夹具和方位调节底座，俯仰调节夹具上开设有用于放置非线性光学晶体的凹槽，方位调节底座上开设有用于放置俯仰调节夹具的俯仰调节槽，俯仰调节夹具的上平面高于俯仰调节槽的上平面，俯仰调节夹具与俯仰调节槽转动配合；方位调节底座上还开设有俯仰调节螺孔和方位调节弧形槽孔，俯仰调节夹具与方位调节底座通过安装在俯仰调节螺孔中的俯仰调节螺钉锁紧，方位调节底座通过安装在方位调节弧形槽孔中的方位调节螺钉固定在激光器中。本发明还提供一种激光器非线性光学晶体精密调节装置的调节方法。本发明具有可简化激光器调节步骤，提高封装效率和激光器的稳定性。

Description

一种激光器非线性光学晶体精密调节装置及其调节方法

技术领域

本发明涉及光学器件和激光器技术领域，具体是一种激光器非线性光学晶体精密调节装置及其调节方法。

背景技术

激光的出现是二十世纪最重要的发现之一，激光以其高度的方向性、相干性以及高亮度而受到各方面的重视并迅速获得应用，尤其是在机械加工、材料热处理、合成和微加工、激光测距等方面获得了广泛的应用。激光自问世以来，已经成为工业生产中最重要和最先进的工具。

固体激光器的热管理、非线性光学晶体的准直和固定一直是固体激光器发展中的难点。激光器中的非线性光学晶体在吸收基频光能量后并不能完全转换成倍频光发射出去，总有一部分热量损耗在非线性光学晶体中，这就导致非线性光学晶体温度升高，产生热透镜和热致衍射损耗等效应，使非线性光学晶体的光光转换效率变得更低，影响激光的输出功率和光束质量，甚至使非线性光学晶体损坏，造成不必要的经济损失。

非线性光学晶体在激光光路中必须精密准直，微小的偏移都会影响倍频转换效率。目前常用的非线性光学晶体固定装置结构复杂，通常需要借助其它精密设备进行辅助调节。市场上尚未出现一种结构简单且能同时兼顾非线性光学晶体的散热和准直两方面问题的调节和固定装置。因此，在激光器封装生产过程中，寻找一种易调节且结构简单的非线性光学晶体精密调节装置对提高激光器质量和生产效率是十分必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光器非线性光学晶体精密调节装置及其调节方法，在解决非线性光学晶体准直调节问题的同时兼顾其散热问题，具有操作方便、精度高、结构简单、易于批量生产等优点。

本发明的技术方案为：

一种激光器非线性光学晶体精密调节装置，该装置包括俯仰调节夹具和方位调节底座，所述俯仰调节夹具上开设有用于固定非线性光学晶体的凹槽，所述方位调节底座上开设有用于放置俯仰调节夹具的俯仰调节槽，所述俯仰调节夹具的上平面高于俯仰调节槽的上平面，所述俯仰调节夹具与俯仰调节槽转动配合；

所述方位调节底座上还开设有俯仰调节螺孔和方位调节弧形槽孔，所述俯仰调节夹具与方位调节底座通过安装在俯仰调节螺孔中的俯仰调节螺钉锁紧，所述方位调节底座通过安装在方位调节弧形槽孔中的方位调节螺钉固定在激光器中。

所述的激光器非线性光学晶体精密调节装置，所述俯仰调节夹具为圆弧体结构，所述凹槽设于俯仰调节夹具的矩形平面上，所述俯仰调节夹具的圆弧曲面与俯仰调节槽转动配合，所述俯仰调节槽为圆弧形槽，其曲率半径与俯仰调节夹具的圆弧曲面的曲率半径相同。

所述的激光器非线性光学晶体精密调节装置，所述方位调节底座为凸型体结构，所述俯仰调节槽和俯仰调节螺孔均设于方位调节底座的中间竖直部，所述俯仰调节螺孔共有两个，分别设于俯仰调节槽的两侧对角处；所述方位调节弧形槽孔共有两个，分别设于方位调节底座的两端水平部。

所述的激光器非线性光学晶体精密调节装置，所述非线性光学晶体通过金属焊料固定在俯仰调节夹具上的凹槽内。

所述的激光器非线性光学晶体精密调节装置，所述俯仰调节夹具与俯仰调节槽之间设有导热层，所述导热层采用银胶或者硅脂填充。

所述的激光器非线性光学晶体精密调节装置，所述两个方位调节弧形槽孔为同一圆环上的两部分，且所述圆环的圆心位于方位调节底座的中间水平部的中心位置处。

所述的一种激光器非线性光学晶体精密调节装置的调节方法，包括以下步骤：

（1）采用金属焊料将非线性光学晶体固定在俯仰调节夹具上的凹槽内；

（2）将整个装置放置在激光光路中，沿水平轴线转动俯仰调节夹具，对非线性光学晶体进行俯仰调整；再左右方位转动方位调节底座，对非线性晶体进行方位调整，使激光光路穿过非线性光学晶体的中心；

（3）俯仰调节螺钉穿过俯仰调节螺孔把俯仰调节夹具固定在方位调节底座上，通过调节俯仰调节螺钉的松紧程度对非线性光学晶体的俯仰进行细调，直至俯仰调节螺钉旋紧；

（4）方位调节螺钉穿过方位调节弧形槽孔把方位调节底座固定在激光器中，通过调节方位调节螺钉的松紧程度对非线性光学晶体的方位进行细调，直至方位调节螺钉旋紧。

本发明的有益效果为：

1、本发明装置具有结构简单、成本低、易操作等优点，可简化激光器调节步骤，提高封装效率。

2、整个固定过程均有螺钉机械式锁死，保证非线性光学晶体不会发生微小位移，提高激光器的稳定性；

3、非线性光学晶体通过整个装置可实现良好的散热，对提高激光器质量具有有益的帮助。

附图说明

图1是本发明装置的结构示意图；

图2是本发明装置的俯仰调节夹具结构示意图；

图3是本发明装置的方位调节底座结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明。

如图1～图3所示，一种激光器非线性光学晶体精密调节装置，包括俯仰调节夹具1和方位调节底座2，俯仰调节夹具1为圆弧体结构，方位调节底座2为凸型体结构。俯仰调节夹具1的矩形平面上开设有用于固定非线性光学晶体3的凹槽11。方位调节底座2的中间竖直部开设有用于放置俯仰调节夹具1的俯仰调节槽21和两个俯仰调节螺孔22，两个俯仰调节螺孔22分别设于俯仰调节槽21的两侧对角处。方位调节底座2的两端水平部各开设一个方位调节弧形槽孔23。

俯仰调节夹具1和方位调节底座2的材料为铜或铝等导热率高的金属。俯仰调节槽21为圆弧形槽，其曲率半径与俯仰调节夹具1的圆弧曲面的曲率半径相同，以保证俯仰调节夹具1与俯仰调节槽21的高精度配合，使俯仰调节夹具1可在俯仰调节槽21内自由转动，两部分的接触面采用导热率较高的银胶或硅脂填充，一方面可以减小两部分相对转动的阻力，另一方面可以增强它们之间的导热能力。

非线性光学晶体3可以为LBO、KTP、PPLN等晶体，用金属焊料的方式将非线性光学晶体3安装在俯仰调节夹具1的凹槽11中，旨在降低非线性光学晶体3与凹槽11之间的热阻，改善非线性光学晶体3的散热性能。凹槽11的形状由非线性光学晶体3的形状决定，可为矩形、圆形等，凹槽11的长度不短于非线性光学晶体3的长度。

俯仰调节夹具1的上平面高于俯仰调节槽21的上平面，当转动俯仰调节夹具1使非线性光学晶体3的俯仰角度调节基本准直后，用俯仰调节螺钉4穿过俯仰调节螺孔22，在两侧将俯仰调节夹具1固定在方位调节底座2上，通过旋紧和放松两侧的俯仰调节螺钉4，实现对非线性光学晶体3的俯仰调节，从而达到精密准直的目的。当两侧俯仰调节螺钉4都安装到俯仰调节螺孔22中并旋紧时，俯仰调节夹具1和方位调节底座2即被锁紧。

方位调节底座2上的两个方位调节弧形槽孔23为同一圆环上的两部分，且该圆环的圆心位于方位调节底座2的中间水平部的中心位置处，绕该中心位置水平转动方位调节底座2，可调节非线性光学晶体3的左右准直，调节完成后，用方位调节螺钉穿过方位调节弧形槽孔23，将方位调节底座2固定在激光器中即可。

一种激光器非线性光学晶体精密调节装置的调节方法，包括：

S1、采用金属焊料将非线性光学晶体3固定在俯仰调节夹具1上的凹槽11内。以LBO晶体为例，将LBO晶体用双组分的银胶放置在凹槽11中，并在90℃条件下加热3个小时，一方面是将LBO晶体固定在俯仰调节夹具1中，保证其紧固性；另一方面是保证LBO晶体与俯仰调节夹具1的凹槽11充分接触，使LBO晶体内部的热量很快地散发出去。

S2、粗调：将整个装置放置在激光光路合适的位置中，通过沿水平轴线0转动俯仰调节夹具1带动LBO晶体跟随转动，实现LBO晶体俯仰调整；再左右方位转动方位调节底座2，实现LBO晶体方位调整，保证激光光路穿过LBO晶体的中心。

S3、细调：粗调完成后，再进行精密调节和固定。用俯仰调节螺钉4将俯仰调节夹具1固定在方位调节底座2上，固定的同时调节两侧俯仰调节螺钉4的松紧程度，可对LBO晶体的俯仰进行细调，直至两个俯仰调节螺钉4都旋紧。同样，将方位调节螺钉穿过方位调节弧形槽孔23，把方位调节底座2固定在激光器中。整个调节过程可在激光开路过程中完成，且无需特有的五维调整架等辅助设备。

以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种激光器非线性光学晶体精密调节装置，其特征在于：该装置包括俯仰调节夹具和方位调节底座，所述俯仰调节夹具上开设有用于固定非线性光学晶体的凹槽，所述方位调节底座上开设有用于放置俯仰调节夹具的俯仰调节槽，所述俯仰调节夹具的上平面高于俯仰调节槽的上平面，所述俯仰调节夹具与俯仰调节槽转动配合；

所述方位调节底座上还开设有俯仰调节螺孔和方位调节弧形槽孔，所述俯仰调节夹具与方位调节底座通过安装在俯仰调节螺孔中的俯仰调节螺钉锁紧，所述方位调节底座通过安装在方位调节弧形槽孔中的方位调节螺钉固定在激光器中。

2.根据权利要求1所述的激光器非线性光学晶体精密调节装置，其特征在于：所述俯仰调节夹具为圆弧体结构，所述凹槽设于俯仰调节夹具的矩形平面上，所述俯仰调节夹具的圆弧曲面与俯仰调节槽转动配合，所述俯仰调节槽为圆弧形槽，其曲率半径与俯仰调节夹具的圆弧曲面的曲率半径相同。

3.根据权利要求1所述的激光器非线性光学晶体精密调节装置，其特征在于：所述方位调节底座为凸型体结构，所述俯仰调节槽和俯仰调节螺孔均设于方位调节底座的中间竖直部，所述俯仰调节螺孔共有两个，分别设于俯仰调节槽的两侧对角处；所述方位调节弧形槽孔共有两个，分别设于方位调节底座的两端水平部。

4.根据权利要求1所述的激光器非线性光学晶体精密调节装置，其特征在于：所述非线性光学晶体通过金属焊料固定在俯仰调节夹具上的凹槽内。

5.根据权利要求1或2所述的激光器非线性光学晶体精密调节装置，其特征在于：所述俯仰调节夹具与俯仰调节槽之间设有导热层，所述导热层采用银胶或者硅脂填充。

6.根据权利要求3所述的激光器非线性光学晶体精密调节装置，其特征在于：所述两个方位调节弧形槽孔为同一圆环上的两部分，且所述圆环的圆心位于方位调节底座的中间水平部的中心位置处。

7.根据权利要求1所述的一种激光器非线性光学晶体精密调节装置的调节方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）采用金属焊料将非线性光学晶体固定在俯仰调节夹具上的凹槽内；

（2）将整个装置放置在激光光路中，沿水平轴线转动俯仰调节夹具，对非线性光学晶体进行俯仰调整；再左右方位转动方位调节底座，对非线性晶体进行方位调整，使激光光路穿过非线性光学晶体的中心；

（3）俯仰调节螺钉穿过俯仰调节螺孔把俯仰调节夹具固定在方位调节底座上，通过调节俯仰调节螺钉的松紧程度对非线性光学晶体的俯仰进行细调，直至俯仰调节螺钉旋紧；

（4）方位调节螺钉穿过方位调节弧形槽孔把方位调节底座固定在激光器中，通过调节方位调节螺钉的松紧程度对非线性光学晶体的方位进行细调，直至方位调节螺钉旋紧。