CN104716552A - 光纤端面泵浦布儒斯特角腔内选频355nm紫外激光器用谐振腔 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光纤端面泵浦布儒斯特角腔内选频355nm紫外激光器用谐振腔。前反镜、YVO4晶体、声光Q开关和转折镜沿808nm泵浦激光出射方向顺次设置，808nm泵浦激光通过前反镜进入并激发YVO4晶体，产生1064nm激光；1064nm激光进入转折镜，经转折镜后折反出射，三倍频LBO晶体设置在经转折镜折反出射的1064nm激光出射方向的前方，转折镜折反出射的1064nm激光经三倍频LBO晶体折射后出射；二倍频LBO晶体和后反镜顺次设置在经三倍频LBO晶体折射射出的1064nm激光出射方向的前方。本发明结构巧妙，设计合理，能在高输出功率和高光束质量达到理想平衡，稳定激光输出功率和光学质量。

Description

光纤端面泵浦布儒斯特角腔内选频355nm紫外激光器用谐振腔

技术领域

本发明涉及一种紫外激光器，具体地说是一种光纤端面泵浦布儒斯特角腔内选频355nm紫外激光器用谐振腔，属于紫外光发生装置技术领域。

背景技术

激光是近代科学技术中的重大发明之一，其中，355nm紫外激光在非金属以及精密加工中的应用价值尤其突出。全球对优质的冷光源激光器的需求日益增加，应用领域不断扩大。获取光束质量优良，频率单一，能长效稳定运行的紫外激光，对精密加工行业和非金属加工行业，意义重大。从激光产业发展和经济效益出发，也是大势所趋。

紫外激光属于短波长，冷光源，加工的效应是通过短波长激光，直接被材料的分子或原子吸收，打断物质的分子链，使其脱落，或改变其分子属性，从而达到切割、蚀刻、打标等不同的加工效果，对所加工材料的热影响极低。不同于长波长激光使材料产生高温，表层物质气化的过程，激光光斑附件的材料，会有较强的热影响。几乎所有材料对紫外激光的吸收率都极高，同红外激光比较，紫外激光除铜材质意外，适合加工的材质更加广泛。355nm紫外激光器，输出波长短，能量集中，激光聚焦光斑极小，聚焦点可以小到几个微米数量级，加之355nm波长热效应小，能在很大程度上降低被加工材料的机械变形和热破坏，在精密材料微加工，紫外固化，光刻等领域有广泛的应用前景。

功率稳定，光学质量高，频率单一的紫外激光器才能将紫外激光的加工优势完全体现出来，品质不佳的紫外激光器大大限制了紫外激光的应用。紫外激光的产生，主要是将波长较长的红外激光，通过倍频晶体的多次非线性转换而获得。由于355nm激光能被包括光学器件在内的几乎所有材料吸收，容易损伤光学器件；非线性晶体的转换效率极易受温度变化影响，造成激光器功率不稳定；加之整个激光器光路内有808nm，1064nm，532nm，355nm等多种波长的激光，如果 355nm波长的激光输出时，掺杂了较多的其他波长激光，会造成激光器加工效果不佳。所以要获得功率稳定，光学质量高，频率纯净的紫外激光，对紫外激光器的光学、热学、电学以及机械等综合设计的要求很高。

谐振腔是激光器中的重要组成部分，其作用是选择频率一定、方向一致的光作最优先的放大，而把其他频率和方向的光加以抑制，设计良好的谐振腔是实现大功率、高质量激光输出的关键，合适的谐振腔结构可以最大限度的提高激光器的能量提取效率。现有技术中常用的谐振腔结构很难在高输出功率和高光束质量的两方面同时满足要求，并且谐振腔的稳定度也不够，需要加以改进。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种光纤端面泵浦布儒斯特角腔内选频355nm紫外激光器用谐振腔，其结构巧妙，设计合理，能够在高输出功率和高光束质量达到较理想的平衡，稳定激光的输出功率和光学质量。

按照本发明提供的技术方案：光纤端面泵浦布儒斯特角腔内选频355nm紫外激光器用谐振腔，其特征在于：包括前反镜、YVO4晶体、转折镜、三倍频LBO晶体、二倍频LBO晶体和后反镜，所述前反镜、YVO4晶体、声光Q开关和转折镜沿808nm泵浦激光的出射方向自后向前顺次设置，808nm泵浦激光通过前反镜进入并激发YVO4晶体，产生1064nm激光；1064nm激光进入转折镜，经转折镜后折反出射，所述三倍频LBO晶体设置在经转折镜折反出射的1064nm激光出射方向的前方，转折镜折反出射的1064nm激光经三倍频LBO晶体折射后出射；所述二倍频LBO晶体和后反镜顺次设置在经三倍频LBO晶体折射射出的1064nm激光出射方向的前方，三倍频LBO晶体出射的1064nm激光经过二倍频LBO晶体后进入后反镜并原路反射，后反镜反射回来的1064nm激光在经过二倍频LBO晶体时，部分被非线性转换成532nm激光；532nm激光和1064nm激光在经过三倍频LBO晶体时，非线性转换成355nm紫外激光；1064nm激光、532nm激光和355nm激光组成的混合激光从三倍频LBO晶体的布儒斯特角出射。

作为本发明的进一步改进，所述谐振腔还包括声光Q开关，所述声光Q开关设置在YVO4晶体与转折镜之间，声光Q开关通过Q开关驱动器驱动。

作为本发明的进一步改进，所述前反镜为平凸前反镜。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

（1）本发明的谐振腔光路采用折叠光路，确保谐振腔光路长度，保证激光器光束质量，稳定性，同时缩小激光器整机体积。

（2）本发明采用LBO晶体直接布儒斯特角分光，确保单一频率激光输出，同时降低光学器件镀膜的阈值要求，提高整机的稳定性和使用寿命。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图所示：实施例中的谐振腔用于光纤端面泵浦布儒斯特角腔内选频355nm紫外激光器上，其主要是由前反镜1、YVO4晶体2、声光Q开关3、转折镜4、三倍频LBO晶体5、平凸前二倍频LBO晶体6和后反镜7等零部件组成。

如图1所示，所述前反镜1、YVO4晶体2、声光Q开关3和转折镜4沿808nm泵浦激光的出射方向自后向前顺次设置；808nm泵浦激光通过前反镜1进入并激发YVO4晶体2，产生1064nm激光；1064nm激光经声光Q开关3进入转折镜4，经转折镜4后折反出射，声光Q开关3通过Q开关驱动器驱动，通过控制声光Q开关3的频率和脉宽、在腔内产生峰值较高、质量优良的1064nm激光；所述三倍频LBO晶体5设置在经转折镜4折反出射的1064nm激光出射方向的前方，转折镜4折反出射的1064nm激光经三倍频LBO晶体5折射后出射；所述二倍频LBO晶体6和后反镜7顺次设置在经三倍频LBO晶体5折射射出的1064nm激光出射方向的前方，三倍频LBO晶体5出射的1064nm激光经过二倍频LBO晶体6后进入后反镜7并原路反射，后反镜7反射回来的1064nm激光在经过二倍频LBO晶体6时，部分被非线性转换成532nm激光；532nm激光和1064nm激光在经过三倍频LBO晶体5时，非线性转换成355nm紫外激光；1064nm激光、532nm激光和355nm激光组成的混合激光从三倍频LBO晶体5的布儒斯特角出射。

本发明实施例中，所述前反镜1优选采用平凸前反镜1。本发明中的808nm泵浦激光是由808nm半导体激光器产生，808nm半导体激光器产生的泵浦激光通过808nm导出光纤导入耦合头聚焦，聚焦的808nm泵浦激光通过耦合头出射，进入谐振腔。

Claims (3)

1.光纤端面泵浦布儒斯特角腔内选频355nm紫外激光器用谐振腔，其特征在于：包括前反镜（1）、YVO4晶体（2）、转折镜（4）、三倍频LBO晶体（5）、二倍频LBO晶体（6）和后反镜（7），所述前反镜（1）、YVO4晶体（2）和转折镜（4）沿808nm泵浦激光的出射方向自后向前顺次设置，808nm泵浦激光通过前反镜（1）进入并激发YVO4晶体（2），产生1064nm激光；1064nm激光进入转折镜（4），经转折镜（4）后折反出射；所述三倍频LBO晶体（5）设置在经转折镜（4）折反出射的1064nm激光出射方向的前方，转折镜（4）折反出射的1064nm激光经三倍频LBO晶体（5）折射后出射；所述二倍频LBO晶体（6）和后反镜（7）顺次设置在经三倍频LBO晶体（5）折射射出的1064nm激光出射方向的前方，三倍频LBO晶体（5）出射的1064nm激光经过二倍频LBO晶体（6）后进入后反镜（7）并原路反射，后反镜（7）反射回来的1064nm激光在经过二倍频LBO晶体（6）时，部分被非线性转换成532nm激光；532nm激光和1064nm激光在经过三倍频LBO晶体（5）时，非线性转换成355nm紫外激光；1064nm激光、532nm激光和355nm激光组成的混合激光从三倍频LBO晶体（5）的布儒斯特角出射。

2.如权利要求1所述的光纤端面泵浦布儒斯特角腔内选频355nm紫外激光器用谐振腔，其特征在于：所述谐振腔还包括声光Q开关（3），所述声光Q开关（3）设置在YVO4晶体（2）与转折镜（4）之间，声光Q开关（3）通过Q开关驱动器驱动。

3.如权利要求1所述的光纤端面泵浦布儒斯特角腔内选频355nm紫外激光器用谐振腔，其特征在于：所述前反镜（1）为平凸前反镜（1）。