CN111048982A - 一种355nm紫外光的输出方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于激光技术领域，提供了一种355nm紫外光的输出方法及系统，包括：控制第一激光器产生的激光脉冲经倍频晶体产生532nm倍频光和基频光；控制第二激光器产生泵浦光，以泵浦Nd:YVO4晶体；基频光分别经第一双色镜和第二双色镜反射后，照射到经泵浦后的Nd:YVO4晶体；基频光经泵浦后的Nd:YVO4晶体放大后照射到第三双色镜，并被反射至和频晶体；532nm倍频光经第一双色镜透射后，照射到一反射镜，并被反射至所述第三双色镜，经所述第三双色镜反射后同样照射至所述和频晶体，以和照射在所述和频晶体上的基频光共同产生355nm紫外光，并输出。通过该方法可以在倍频时提高532nm倍频光转换效率，同时保证了之后的和频过程可以在较短晶体长度下实现532nm紫外光的高效转换输出。
Description
技术领域
本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种355nm紫外光的输出方法及系统。
背景技术
激光加工是激光应用最广泛的技术，主要实现对各种材料的切割、焊接、熔覆、打孔、雕刻和热处理等。激光加工作为多学科交叉应用技术，是在计算机技术、材料科学、激光技术、数控技术以及检测技术充分发展的基础上，发展的材料加工技术。
紫外波段皮秒激光由于其波长短，单光子能量高，能量较为集中，作用时间较短等优势，被广泛应用于高精度机械零件加工、物质检测以及生物医疗技术中，具有很大的市场前景和发展潜力。
目前，由于在紫外波段激光还没有相应的激光增益晶体。因此，获得355nm紫外波段的激光输出方法主要是利用非线性频率变换。在产生紫外皮秒355nm激光的过程中，一般利用Nd:YVO4或Nd:YAG晶体产生1064nm基频光，之后通过其三倍频产生355nm紫外光。具体为：通过基频光的多级放大提高1064nm种子光的功率，之后再进行倍频产生532nm二次谐波并控制转换效率为50％左右，1064nm基频光与532nm倍频光的光子数比接近2:1入射到和频晶体中，最终和频产生355nm紫外输出。在和频过程中，1064nm和532nm的光子数配比对355nm的产生至关重要。532nm的输出功率决定了最终355nm的输出功率，与此同时，1064nm的功率决定了532nm到355nm的转换速率，即最高转换效率对应的最佳晶体长度。
在传统方案中，532nm激光的转换效率被限制，使355nm激光的最大输出功率也被限制。因此，在传统的方案中，1064nm和532nm的功率矛盾直接影响了355nm产生的效率和晶体选择。
故有必要提出一种新的技术方案，以解决上述技术问题。
发明内容
本发明实施例提供一种通用运动355nm紫外光的输出方法及方法，以解决现有工业等设备控制过程中采用多个控制器造成开发时资源浪费且稳定性不好的问题。
本发明实施例的第一方面提供了一种355nm紫外光的输出方法，其特征在于，包括：
控制第一激光器产生激光脉冲，所述激光脉冲经倍频晶体后产生532nm倍频光和剩余的1064nm基频光；
控制第二激光器产生泵浦光，用以泵浦激光晶体；
所述剩余的1064nm基频光分别经第一双色镜和第二双色镜反射后，与所述泵浦光共同入射到经泵浦后的激光晶体；
所述剩余的1064nm基频光经激光晶体放大后照射到第三双色镜，并透射至和频晶体；
所述532nm倍频光经所述第一双色镜透射后，照射到一反射镜，并被反射至所述第三双色镜，经所述第三双色镜反射后照射至所述和频晶体，以和照射在所述和频晶体上的被放大后的剩余的1064nm基频光共同产生355nm紫外光，并输出。
可选地，所述泵浦激光晶体的过程为：
所述泵浦光经所述第二双色镜后入射到所述激光晶体，所述激光晶体为Nd:YVO4晶体或Nd:YAG晶体。
可选地，所述第一激光器为1064nm皮秒激光器或纳秒激光器。
可选地，所述第二激光器为808nm半导体泵浦激光器、878nm泵浦激光器和885nm泵浦激光器中的任意一种。
可选地，所述倍频晶体为将1064nm光倍频至532nm光的非线性晶体。
可选地，所述倍频晶体为LBO晶体或BBO晶体。
可选地，所述剩余的1064nm基频光经所述激光晶体放大后的功率大于所述532nm倍频光的功率的二分之一。
可选地，所述和频晶体为可以产生355nm波长光的非线性晶体。
可选地，所述和频晶体为LBO晶体或者BBO晶体。
本发明实施例的第二方面提供了一种355nm紫外光的输出系统，所述输出系统运行上述第一方面任一项所述的输出方法，以产生355nm紫外光。
本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果：本申请提供的355nm紫外光的输出方法中通过倍频晶体对1064nm的激光光束进行倍频产生532nm二次谐波，然后将1064nm基频光分离并进行放大，再将产生的二次谐波532nm激光与放大后的基频光1064nm激光在和频晶体中进行和频。通过该方法可以在倍频时提高532nm倍频光转换效率，同时保证了之后的和频过程可以在较短晶体长度下实现532nm紫外光的高效转换输出。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方法，下面将实施例或现有技术描述中所需要的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图得到其他的附图。
图1为本发明提供的355nm紫外光的输出方法实现流程示意图；
图2为本发明提供的355nm紫外光的输出方法中各元件位置分布示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明提供的实施例。然而，本领域技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其他实施例中也可以实现本发明。在其他情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
图1示出了本申请提供的355nm紫外光的输出方法的实现流程示意图，包括以下步骤：
步骤S11：控制第一激光器产生激光脉冲，所述激光脉冲经倍频晶体后产生532nm倍频光和剩余的1064nm基频光。
步骤S12：控制第二激光器产生泵浦光，用以泵浦激光晶体。
步骤S13：所述剩余的1064nm基频光分别经第一双色镜和第二双色镜反射后，与所述泵浦光共同入射到经泵浦后的激光晶体。
步骤S14：所述剩余的1064nm基频光经激光晶体放大后照射到第三双色镜，并透射至和频晶体。
步骤S15：所述532nm倍频光经所述第一双色镜透射后，照射到一反射镜，并被反射至所述第三双色镜，经所述第三双色镜反射后照射至所述和频晶体，以和照射在所述和频晶体上的被放大后的剩余的1064nm基频光共同产生355nm紫外光，并输出。
其中，第一激光器为1064nm皮秒激光器或纳秒激光器。第二激光器为808nm半导体泵浦激光器、878nm泵浦激光器和885nm泵浦激光器中的任意一种。和频晶体为LBO晶体或BBO晶体。倍频晶体为可将1064nm基频光倍频至532nm的非线性晶体。可以是LBO晶体或BBO晶体剩余的1064nm基频光经所述激光晶体放大后的功率大于532nm倍频光的功率的二分之一。
在紫外355nm皮秒激光脉冲产生过程中，1064nm基频光和倍频光532nm的不同功率密度配比对355nm的产生具有很大的影响。532nm的输出功率决定了最终355nm的输出功率，1064nm的功率决定了532nm到355nm的转换速率，即最高转换效率对应的最佳晶体长度。由于532nm倍频光是由1064nm基频光倍频产生的，因此，在传统方案中无法同时兼顾基频光1064nm和倍频光532nm的功率。本申请通过上述方法可以在倍频时提高532nm倍频光转换效率，同时保证了之后的和频过程可以在较短晶体长度下实现532nm紫外光的高效转换输出。
下面结合具体实施例对本申请提供的方法进行说明：
图2是本发明提供的355nm紫外光输出方法中各设备分布图，所采用的器件包括第一激光器1，、倍频晶体2、双色镜3、双色镜4以及双色镜7，泵浦激光器6、激光晶体5、反射镜9、和频晶体8。该方法包括下列步骤：
控制第一激光器1输出的激光脉冲，上述的激光脉冲经过倍频晶体2后产生532nm倍频光和剩余的1064nm基频光，所述532nm倍频光和剩余的1064nm基频光经过所述的双色镜3后，532nm倍频光透射，剩余的1064nm基频光反射。
剩余的1064nm基频光经过双色镜3反射后入射到双色镜4，剩余的1064nm基频光经过双色镜4反射后入射到的激光晶体5。同时泵浦激光器6输出的泵浦光通过双色镜4后泵浦激光晶体5。剩余的1064nm基频光与泵浦光共同入射至激光晶体5，剩余的1064nm基频光经激光晶体5放大，放大后的功率大于532nm倍频光的功率的二分之一，放大后的1064nm基频光经过所述的双色镜7透射后入射到所述的和频晶体8。这样就得到了的1064nm基频光和532nm倍频光最佳的光子数配比。
532nm倍频光经过反射镜9反射后到达双色镜7后经双色镜7反射至所述的和频晶体8后，和经放大后的1064nm基频光共同作用产生355nm波长紫外光。因为1064nm基频光的功率不再受532nm倍频光功率的限制，因此提高了532nm到355nm的转换速率，从而保证了355nm波长光的最大输出功率。
在其中一个实施例中，所述第一激光器1为1064nm皮秒激光器或纳秒激光器。
作为一种优选实施例，辅助泵浦激光器6为808nm泵浦激光器、878nm泵浦激光器和885nm泵浦激光器中的一种。
激光晶体5可以为包括但不限于Nd:YVO4或Nd:YAG晶体中的一种。
所述倍频晶体2为将1064nm光倍频至532nm光的非线性晶体；可以包括但不限于LBO晶体或者BBO晶体中一种。
作为一种优选实施例，和频晶体8为可以产生355nm光的非线性晶体；包括但不限于LBO晶体或者BBO晶体中一种。
本申请提供的紫外光输出方法打破传统方法中基频光和倍频光之间的矛盾，可以有效提升倍频效率。降低倍频晶体损伤风险，在低功率基频光入射条件下可以实现紫外皮秒355nm激光相对于传统方案输出功率提高40％以上。并且该方法中采用的元器件都非常容易获得，相对传统方法，操作简单，成本低廉。
以上实施例仅用于对本发明进行说明，而非限定；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细说明，本领域普通技术人员应该理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种355nm紫外光的输出方法，其特征在于，包括：
控制第一激光器产生激光脉冲，所述激光脉冲经倍频晶体后产生532nm倍频光和剩余的1064nm基频光；
控制第二激光器产生泵浦光，用以泵浦激光晶体；
所述剩余的1064nm基频光分别经第一双色镜和第二双色镜反射后，与所述泵浦光共同入射到经泵浦后的激光晶体；
所述剩余的1064nm基频光经激光晶体放大后照射到第三双色镜，并透射至和频晶体；
所述532nm倍频光经所述第一双色镜透射后，照射到一反射镜，并被反射至所述第三双色镜，经所述第三双色镜反射后照射至所述和频晶体，以和照射在所述和频晶体上的被放大后的剩余的1064nm基频光共同产生355nm紫外光，并输出。
2.根据权利要求1所述的355nm紫外光的输出方法，其特征在于，所述泵浦激光晶体的过程为：
所述泵浦光经所述第二双色镜后入射到所述激光晶体，所述激光晶体为Nd:YVO4晶体或Nd:YAG晶体。
3.根据权利要求2所述的355nm紫外光的输出方法，其特征在于，所述第一激光器为1064nm皮秒激光器或纳秒激光器。
4.根据权利要求1-3任一项所述的355nm紫外光的输出方法，其特征在于，所述第二激光器为808nm半导体泵浦激光器、878nm泵浦激光器和885nm泵浦激光器中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的355nm紫外光的输出方法，其特征在于，所述倍频晶体为将1064nm光倍频至532nm光的非线性晶体。
6.根据权利要求5所述的355nm紫外光的输出方法，其特征在于，所述倍频晶体为LBO晶体或BBO晶体。
7.根据权利要求1所述的355nm紫外光的输出方法，其特征在于，所述剩余的1064nm基频光经所述激光晶体放大后的功率大于所述532nm倍频光的功率的二分之一。
8.根据权利要求1所述的355nm紫外光的输出方法，其特征在于，所述和频晶体为可以产生355nm波长光的非线性晶体。
9.根据权利要求7所述的355nm紫外光的输出方法，其特征在于，所述和频晶体为LBO晶体或者BBO晶体。
10.一种355nm紫外光的输出系统，其特征在于，所述输出系统运行所述权利要求1-9任一项所述的输出方法，以产生355nm紫外光。
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|---|---|
| CN (1) | CN111048982A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112134125A (zh) * | 2020-09-22 | 2020-12-25 | 天津大学 | 基于基频放大的和频产生紫外光装置和方法 |
| CN113036581A (zh) * | 2021-03-24 | 2021-06-25 | 镭泽精密制造(苏州)有限公司 | 一种光源精度可调节式激光器 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101212117A (zh) * | 2006-12-26 | 2008-07-02 | 深圳市大族激光科技股份有限公司 | 单端面泵浦三倍频固体激光器 |
| WO2010007938A1 (ja) * | 2008-07-16 | 2010-01-21 | セントラル硝子株式会社 | 紫外レーザ装置 |
| WO2011123822A3 (en) * | 2010-04-02 | 2012-03-15 | Newport Corporation | Apparatus and method for generating continuous wave ultraviolet light |
| CN204668714U (zh) * | 2015-03-31 | 2015-09-23 | 绍兴文理学院 | 一种极紫外激光放大装置 |
| US10186827B2 (en) * | 2014-07-11 | 2019-01-22 | Trumpf Lasersystems For Semiconductor Manufacturing Gmbh | Amplifying pulsed laser radiation for EUV radiation production |
-
2019
- 2019-11-28 CN CN201911192026.XA patent/CN111048982A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101212117A (zh) * | 2006-12-26 | 2008-07-02 | 深圳市大族激光科技股份有限公司 | 单端面泵浦三倍频固体激光器 |
| WO2010007938A1 (ja) * | 2008-07-16 | 2010-01-21 | セントラル硝子株式会社 | 紫外レーザ装置 |
| WO2011123822A3 (en) * | 2010-04-02 | 2012-03-15 | Newport Corporation | Apparatus and method for generating continuous wave ultraviolet light |
| US10186827B2 (en) * | 2014-07-11 | 2019-01-22 | Trumpf Lasersystems For Semiconductor Manufacturing Gmbh | Amplifying pulsed laser radiation for EUV radiation production |
| CN204668714U (zh) * | 2015-03-31 | 2015-09-23 | 绍兴文理学院 | 一种极紫外激光放大装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 张旭东等: "《基于基频放大的紫外皮秒355nm输出效率提升系统》", 《物理学报》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112134125A (zh) * | 2020-09-22 | 2020-12-25 | 天津大学 | 基于基频放大的和频产生紫外光装置和方法 |
| CN113036581A (zh) * | 2021-03-24 | 2021-06-25 | 镭泽精密制造(苏州)有限公司 | 一种光源精度可调节式激光器 |
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