CN112421361A - 一种用于木材加工的紫外超快激光器 - Google Patents

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CN112421361A CN202011344705.7A CN202011344705A CN112421361A CN 112421361 A CN112421361 A CN 112421361A CN 202011344705 A CN202011344705 A CN 202011344705A CN 112421361 A CN112421361 A CN 112421361A
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张玲
唐光鑫
张占宽
李博
李伟光
赵丽媛
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Abstract

本发明公开了一种用于木材加工的紫外超快激光器，包括皮秒种子源、激光放大器和激光频率变换模块，皮秒种子源产生的激光经过激光放大器的放大和激光频率变换模块的频率变换后得到和频紫外皮秒激光；皮秒种子源产生的皮秒激光经过激光放大器的放大作用后得到高功率基频光，基频光经过反射输入激光频率变换模块，通过非线性效应转换为倍频光，且激光频率变换模块通过调控基频光和倍频光的和频参数以在和频时获得符合木材木质素对激光能量吸收波长范围的和频紫外皮秒激光；本发明获得的皮秒紫外激光脉宽窄，加工时热效应小，加工效果好，能提高木材加工的精度，且减少加工过程中对木材资料的浪费，增加木材加工产品的出材率。

Description

一种用于木材加工的紫外超快激光器
技术领域
本发明涉及木材加工技术领域，具体涉及一种用于木材加工的紫外超快激光器。
背景技术
我国木材资源相对匮乏，特别是珍贵木材资源更是供不应求。面对日益增长的木材需求量，对于如何提高木材综合利用率，增加产品附加值等研究，已经成为木材加工制造中的重要问题。
由于激光是无接触加工，无加工工具磨损等缺陷；加工过程中激光束能量密度高，加工速度快，并且是局部加工，对非激光照射部位没有或影响极小，因此其热影响区小，材料热变形小，后续加工量小；激光加工自动化程度高，生产效率高，加工质量稳定可靠。在木材加工中，采用先进的激光制造技术(包括激光切割、打孔、打标、雕刻等)能减少加工过程中对木材资料的浪费，提高木材加工产品的出材率，对缓解木材资源的过量消耗及木材加工行业的发展困境具有重要意义。
到目前为止，已经有一些关于激光加工木材的专利。申请号为201710340096.X的发明专利公开了一种木材表面激光雕刻浮雕的方法，其中采用的激光器是二氧化碳气体激光器。申请号为201711174877.2的发明专利利用激光对木材表面的指定部分进行改性，同时改性效果可控，实现激光改性的可选择性，满足材料的不同功能需求。其中所用的也是二氧化碳激光器。在木材加工中，目前常用的激光器是二氧化碳激光器。
木材对激光的吸收能力越强，则激光加工木材时能量利用率越高，有研究表明，木材中纤维素对波长为8.30～10.00μm的激光吸收能力强，10.6μm的二氧化碳激光接近纤维素的吸收波长范围，比较适合木材加工。但是目前二氧化碳激光在木材加工中的精度低，有待提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于木材加工的紫外超快激光器，木材木质素对355nm紫外激光能量有较强的吸收，适合木材加工，而且皮秒超快激光的脉宽窄，加工时热效应小，加工效果好，加工精度高，能很好地解决现有技术中二氧化碳激光在木材加工中的精度低的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：
一种用于木材加工的紫外超快激光器，包括皮秒种子源、激光放大器和激光频率变换模块，所述皮秒种子源产生的激光经过所述激光放大器的放大和所述激光频率变换模块的频率变换调制后得到和频紫外皮秒激光；
所述皮秒种子源产生的皮秒激光经过所述激光放大器的放大作用后得到高功率基频光，所述高功率基频光经过反射输入所述激光频率变换模块并通过非线性效应转换为倍频光，且所述激光频率变换模块通过调控所述高功率基频光和所述倍频光的和频参数以在和频时获得符合木材木质素对激光能量吸收波长范围的和频紫外皮秒激光。
作为本发明的一种优选方案，所述激光频率变换模块包括倍频组件以及和频组件，所述倍频组件将所述高功率基频光通过非线性效应进行频率转换得到倍频光，所述和频组件将所述高功率基频光和所述倍频光分成两个光路传输，并且所述和频组件通过调控所述高功率基频光和所述倍频光在传输过程中的时间参数、空间参数和偏振参数以在和频时获得所述和频紫外皮秒激光。
作为本发明的一种优选方案，所述倍频组件包括倍频聚焦透镜和倍频晶体，所述倍频聚焦透镜的两端面上镀有对所述高功率基频光高透的第一高透膜，且所述倍频晶体的两端面上镀有对所述高功率基频光和所述倍频光双高透的第二高透膜。
作为本发明的一种优选方案，所述和频组件包括分光镜、基频传输单元、倍频传输单元以及合束和频单元，所述高功率基频光和所述倍频光通过所述分光镜分别沿着所述基频传输单元和倍频传输单元传输，所述基频传输单元通过延长所述高功率基频光的光路以及对所述高功率基频光光斑调整以使得所述高功率基频光与所述倍频光在时间和空间上重合，所述倍频传输单元通过改变所述倍频光的偏振以确保所述高功率基频光和所述倍频光具有相同的偏振，调制后的所述高功率基频光和倍频光经过所述合束和频单元获得用于满足木材高精度激光加工的所述和频紫外皮秒激光。
作为本发明的一种优选方案，所述分光镜为45度半反半透的平面镜，所述分光镜的表面镀有对所述基频光50％透过以及对所述倍频光50％反射的复合膜。
作为本发明的一种优选方案，所述基频传输单元包括光路延时部件和基频聚焦镜，所述光路延时部件由四个基频光45度高反镜组成，其中两个所述基频光45度高反镜设置在平移台上，通过调节所述平移台的位置来改变所述高频率基频光的光路长度以使得和频时所述高功率基频光和倍频光的时间重合，且所述基频聚焦镜用于控制输出的所述高功率基频光的光斑大小以确保和频时所述高功率基频光和倍频光的空间重合。
作为本发明的一种优选方案，所述倍频传输单元包括两个45度平面反光镜以及设置在两个所述45度平面反光镜之间的双波长波片，沿着所述倍频光的传输方向在所述双波长波片后方设有倍频聚焦镜，所述第一个45度平面反光镜将所述倍频光反射到所述双波长波片，所述双波长波片改变倍频光的偏振以确保所述基频光和所述倍频光具有相同的偏振，调制偏振后的所述倍频光经过倍频聚焦镜控制所述倍频光的光斑大小以确保和频时所述高功率基频光和倍频光的空间重合。
作为本发明的一种优选方案，所述合束和频单元包括度合束镜、和频晶体和分光棱镜，所述度合束镜上也镀有对所述高功率基频光高透和所述倍频光高反的复合膜，所述和频晶体上镀有高功率基频光、倍频光和紫外光的第三高透膜，调制完成的所述高功率基频光和所述倍频光经过所述度合束镜同时射入所述和频晶体内通过和频得到所述和频紫外皮秒激光，所述分光棱镜将所述基频光、倍频光以及和频紫外皮秒激光区分散射。
作为本发明的一种优选方案，所述皮秒种子源包括泵浦源、耦合系统、激光晶体、输出镜、两个不同的有一定曲率半径的高反镜、第二平面高反镜、光隔离器和第一平面高反镜；
其中所述输出镜、二向色镜、两个不同的有一定曲率半径的高反镜和第二平面高反镜组成所述皮秒种子源的激光谐振腔，两个不同的有一定曲率半径的高反镜和第二平面高反镜都镀有对基频光的高反膜，第二平面高反镜和输出镜分别为所述激光谐振腔的的腔镜，靠近所述第二平面高反镜的位置设有二维锡基硫属化合物可饱和吸收体，所述二维锡基硫属化合物可饱和吸收体通过饱和吸收特性产生皮秒基频光且在所述激光谐振腔内实现所述皮秒基频光的皮秒锁模激光运转；
所述耦合系统与所述激光晶体之间设有对所述泵浦光高透和皮秒基频光高反的二向色镜，且所述激光晶体对所述泵浦光和所述皮秒基频光均高透，所述泵浦源发出的泵浦光经过所述耦合系统按照比例聚焦到所述激光晶体中，且所述激光晶体吸收所述泵浦源的泵浦光产生线偏振连续激光。
作为本发明的一种优选方案，所述二维锡基硫属化合物可饱和吸收体对所述皮秒基频光具有较高的透过率，所述输出镜对所述皮秒基频光具有一定透过率，所述皮秒基频光从所述输出镜输出后再经过光隔离器和第一平面高反镜输入至所述激光放大器，所述皮秒基频光在所述激光放大器的双端泵浦激光放大作用下产生所述高功率基频光。
本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：
本发明通过皮秒种子源得到皮秒锁模基频光，且皮秒锁模基频光通过激光放大器双端泵浦进行功率放大得到高频率基频光，高频率基频光通过倍频组件得到倍频光，并将基频光和倍频光分成两路以调整基频光和倍频光的偏振以及在空间和时间上重合率以获得符合木材木质素对激光能量吸收波长范围的355nm的紫外激光，355nm的紫外激光可提高木材加工的精度，且减少加工过程中对木材资料的浪费，增加木材加工产品的出材率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
图1为本发明实施例提供的紫外超快激光器产生激光顺序的结构示意图；
图中：
1-皮秒种子源；2-激光放大器；3-激光频率变换模块；
11-泵浦源；12-耦合系统；13-激光晶体；14-输出镜；15-光隔离器；16-平面高反镜；17-二向色镜；18-曲面高反镜；19-二维锡基硫属化合物可饱和吸收体；110-第二平面高反镜；
31-倍频组件；32-和频组件；
311-倍频聚焦透镜；312-倍频晶体；
321-基频聚焦镜；322-分光镜；323-基频光高反镜；324-45度平面反光镜；325-双波长波片；326-倍频聚焦镜；327-45度合束镜；328-和频晶体；329-分光棱镜。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供了一种用于木材加工的紫外超快激光器，包括皮秒种子源1、激光放大器2和激光频率变换模块3，所述皮秒种子源1产生的激光经过所述激光放大器2的放大和所述激光频率变换模块3的频率变换调制后得到和频紫外皮秒激光。
具体的实现过程分解如下：所述皮秒种子源1产生的皮秒激光经过所述激光放大器2的放大作用后得到高功率基频光，所述高功率基频光经过反射输入所述激光频率变换模块3并通过非线性效应转换为倍频光，且所述激光频率变换模块3通过调控所述高功率基频光和所述倍频光的和频参数以在和频时获得符合木材木质素对激光能量吸收波长范围的和频紫外皮秒激光。
其中，皮秒种子源1是基于二维锡基硫属化合物可饱和吸收体的被动锁模皮秒种子源，激光放大器2采用双端泵浦激光放大；激光频率变换模块3包括倍频模块及和频模块，倍频模块采用延时装置，通过调节光路的长度来调节延时，使和频时基频光和倍频光在时间上重合，且和频模块中的基频光和倍频光采用不同透镜聚焦来控制光斑大小，确保和频时两束光的空间重合，从而得到高功率355nm的和频紫外皮秒激光，用355nm紫外超快皮秒激光对木材进行高精度加工，能减少加工过程中对木材资料的浪费，提高木材加工产品的出材率，对缓解木材资源的过量消耗具有重要意义。
需要补充说明的是，皮秒基频光和高功率基频光的波长相同，均为1064nm，但是，皮秒种子源功率小，直接利用皮秒基频光1064nm进行和频的效率低；本实施方式将皮秒种子源1产生的皮秒基频光1064nm经过激光放大器2的放大作用后，得到高功率基频光，此时利用高功率基频光再进行和频，则可相对获得高效率和频激光输出。
二维锡基硫属化合物可饱和吸收体9具有超快的恢复时间、低饱和吸收光强、高损伤阈值、高稳定性的光学特性。
具体的，所述皮秒种子源1包括泵浦源11、耦合系统12、激光晶体13、输出镜14、两个不同的有一定曲率半径的高反镜18、第二平面高反镜110、光隔离器15和第一平面高反镜16。
泵浦源11为中心波长808nm或者880nm的光纤耦合半导体激光器，光纤的芯径为200μm、400μm、600μm、800μm或者1000μm，光纤数值孔径为0.22。
耦合系统12是比例为1：1、1：2或者1：3的耦合元件，由透镜组构成，泵浦源:11的激光经过耦合系统12按照一定比例聚焦到激光晶体13中，泵浦光通过耦合系统12按照一定比例聚焦到激光晶体13，可提高泵浦光的利用率。
所述激光晶体13是Nd:YVO4、Nd:GdVO4、Nd:LuVO4可以产生线偏振激光的晶体，用于吸收所述泵浦源11发出的泵浦光并产生线偏振激光。
耦合系统12与所述激光晶体13之间设有对所述泵浦光高透和皮秒基频光高反的二向色镜17，所述激光晶体13对所述泵浦光和所述皮秒基频光均高透，所述泵浦源11发出的泵浦光经过所述耦合系统12按照比例聚焦到所述激光晶体13中，且所述激光晶体13吸收所述泵浦源11的泵浦光产生线偏振连续激光。
所述输出镜14、二向色镜17、两个不同的有一定曲率半径的高反镜18和第二平面高反镜110组成所述皮秒种子源1的激光谐振腔，两个不同的有一定曲率半径的高反镜18和第二平面高反镜110都镀有对基频光的高反膜，第二平面高反镜110和输出镜14分别为所述激光谐振腔的的腔镜，靠近所述第二平面高反镜110的位置设有二维锡基硫属化合物可饱和吸收体19，所述二维锡基硫属化合物可饱和吸收体19通过饱和吸收特性产生皮秒基频光且在所述激光谐振腔内实现所述皮秒基频光的皮秒锁模激光运转。
其中，所述激光晶体13对所述泵浦光和所述皮秒基频光1064nm均高透，输出镜14是平面镜，镀有对皮秒基频光一定透过率的膜；第一平面高反镜16是平面高反镜，镀有对皮秒基频光的高反膜；光隔离器15用于对皮秒基频光1064nm进行隔离，避免返回光对泵浦源11和耦合系统12产生影响。
需要补充说明的是，靠近所述第二平面高反镜20的表面位置设有二维锡基硫属化合物可饱和吸收体19，二维锡基硫属化合物可饱和吸收体是过渡金属硫化物的典型代表，是一种新型的锁模元件，具有超快恢复时间、宽工作带宽、高损伤阈值、低成本等优点，二维锡基硫属化合物可饱和吸收体19作为锁模元件能产生皮秒锁模激光。
所述二维锡基硫属化合物可饱和吸收体19对所述皮秒基频光具有较高的透过率，所述输出镜14对所述皮秒基频光具有一定透过率，所述皮秒基频光从所述输出镜14输出后再经过光隔离器15和第一平面高反镜16输入至所述激光放大器2，所述皮秒基频光在所述激光放大器2的双端泵浦激光放大作用下产生所述高功率基频光。
反之如果皮秒种子源1的谐振腔中如果不加入锁模元件(即二维锡基硫属化合物可饱和吸收体19)，则仅依靠激光晶体13产生连续激光；而本实施方式通过加入新型锁模元件，能产生皮秒超快激光输出。
激光放大器2采用双端泵浦源和两个耦合系统，双端泵浦源分别产生两束泵浦光，两束泵浦光在增益介质包括但不限于Nd:YVO4、Nd:GdVO4、Nd:LuVO4晶体的作用下对泵浦光和皮秒基频光进行放大得到1064nm的高功率基频光，且同时提高了放大效率，高功率基频光1064nm经过对基频光1064nm高反的二向色镜射向激光频率变换模块3。
所述激光频率变换模块3包括倍频组件31以及和频组件32，其中，所述倍频组件31将所述高功率基频光1064nm通过非线性效应进行频率转换得到倍频光。
具体的，所述倍频组件31包括倍频聚焦透镜311和倍频晶体312，所述倍频聚焦透镜311的两端面上镀有对所述高功率基频光高透的第一高透膜，且所述倍频晶体312包括但不限于LBO、KTP、BBO晶体，其两端面上镀有对所述高功率基频光和所述倍频光双高透的第二高透膜。
所述和频组件32将所述高功率基频光和所述倍频光分成两个光路传输，并且所述和频组件32通过调控所述高功率基频光和所述倍频光在传输过程中的时间参数、空间参数和偏振参数以在和频时获得所述和频紫外皮秒激光。
具体的，所述和频组件32包括分光镜322、基频传输单元、倍频传输单元以及合束和频单元。所述分光镜322为45度半反半透的平面镜，所述分光镜322的表面镀有对所述基频光50％透过以及对所述倍频光50％反射的复合膜，所述高功率基频光和所述倍频光通过所述分光镜322分别沿着所述基频传输单元和倍频传输单元传输。
所述基频传输单元通过延长所述高功率基频光的光路以及对所述高功率基频光光斑调整以使得所述高功率基频光与所述倍频光在时间和空间上重合，将高功率基频光与所述倍频光在空间和时间上重合后，再适当调节两个波长激光的功率大小，可提高和频的效率，获得更高功率的紫外皮秒激光。
具体的，基频传输单元包括光路延时部件和基频聚焦镜321，所述光路延时部件由两个基频光45度高反镜323组成，两个所述基频光45度高反镜323设置在平移台上，通过调节所述平移台的位置来改变所述高频率基频光的光路长度以使得和频时所述高功率基频光和倍频光的时间重合，且所述基频聚焦镜321用于控制输出的所述高功率基频光的光斑大小以确保和频时所述高功率基频光和倍频光的空间重合。
所述倍频传输单元通过改变所述倍频光的偏振以确保所述高功率基频光和所述倍频光具有相同的偏振，调制后的所述高功率基频光和倍频光经过所述合束和频单元获得用于满足木材高精度激光加工的所述和频紫外皮秒激光，倍频传输单元包括两个45度平面反光镜324以及设置在两个所述45度平面反光镜324之间的双波长波片325，沿着所述倍频光的传输方向在所述双波长波片325后方设有倍频聚焦镜326，所述45度平面反光镜324将所述倍频光反射到所述双波长波片325，所述双波长波片325改变倍频光的偏振以确保所述基频光和所述倍频光具有相同的偏振，调制偏振后的所述倍频光经过倍频聚焦镜326控制所述倍频光的光斑大小以确保和频时所述高功率基频光和倍频光的空间重合。
合束和频单元包括45度合束镜327、和频晶体328和分光棱镜329，即高功率基频光1064nm和倍频光532nm依次经过45度合束镜327、和频晶体328和分光棱镜329生成频紫外皮秒激光355nm，所述45度合束镜327上也镀有对所述高功率基频光1064nm高透和所述倍频光532nm高反的复合膜，高功率基频光1064nm和倍频光532nm同时传输至和频晶体328，且和频晶体328上镀有高功率基频光1064nm、倍频光532nm和紫外光355nm的第三高透膜。
即调制完成的所述高功率基频光和所述倍频光经过所述45度合束镜327同时射入所述和频晶体328内通过和频得到所述和频紫外皮秒激光，其中，所述和频晶体328采用不潮解的晶体以确保紫外激光的长期稳定性，和频晶体36两端面镀有基频光1064nm、倍频光532nm和紫外光355nm的第三高透膜，最后，所述分光棱镜329将所述高功率基频光基频光1064nm、倍频光532nm以及和频紫外皮秒激光355nm区分散射。
本实施方式中的皮秒种子源是基于二维锡基硫属化合物可饱和吸收体的被动锁模皮秒种子源；激光放大器采用双端泵浦激光放大；激光频率变换模块包括倍频及和频模块，和频模块中基频光和倍频光采用不同透镜聚焦来控制光斑大小，确保和频时两束光的空间重合，采用延时装置，通过调节光路的长度来调节延时，使和频时基频光和倍频光在时间上重合，另外采用不潮解的和频晶体确保紫外激光的长期稳定性；木材中木质素对355nm紫外激光吸收较多，利用高功率355nm紫外皮秒激光对木材进行高精度加工，能减少加工过程中对木材资料的浪费，提高木材加工产品的出材率，对缓解木材资源的过量消耗具有重要意义。
以上实施例仅为本申请的示例性实施例，不用于限制本申请，本申请的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本申请的实质和保护范围内，对本申请做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于木材加工的紫外超快激光器，其特征在于，包括皮秒种子源(1)、激光放大器(2)和激光频率变换模块(3)，所述皮秒种子源(1)产生的激光经过所述激光放大器(2)的放大和所述激光频率变换模块(3)的频率变换调制后得到和频紫外皮秒激光；
所述皮秒种子源(1)产生的皮秒激光经过所述激光放大器(2)的放大作用后得到高功率基频光，所述高功率基频光经过反射输入所述激光频率变换模块(3)并通过非线性效应转换为倍频光，且所述激光频率变换模块(3)通过调控所述高功率基频光和所述倍频光的和频参数以在和频时获得符合木材木质素对激光能量吸收波长范围的和频紫外皮秒激光。
2.根据权利要求1所述的一种用于木材加工的紫外超快激光器，其特征在于：所述激光频率变换模块(3)包括倍频组件(31)以及和频组件(32)，所述倍频组件(31)将所述高功率基频光通过非线性效应进行频率转换得到倍频光，所述和频组件(32)将所述高功率基频光和所述倍频光分成两个光路传输，并且所述和频组件(32)通过调控所述高功率基频光和所述倍频光在传输过程中的时间参数、空间参数和偏振参数以在和频时获得所述和频紫外皮秒激光。
3.根据权利要求2所述的一种用于木材加工的紫外超快激光器，其特征在于：所述倍频组件(31)包括倍频聚焦透镜(311)和倍频晶体(312)，所述倍频聚焦透镜(311)的两端面上镀有对所述高功率基频光高透的第一高透膜，且所述倍频晶体(312)的两端面上镀有对所述高功率基频光和所述倍频光双高透的第二高透膜。
4.根据权利要求3所述的一种用于木材加工的紫外超快激光器，其特征在于：所述和频组件(32)包括分光镜(322)、基频传输单元、倍频传输单元以及合束和频单元，所述高功率基频光和所述倍频光通过所述分光镜(322)分别沿着所述基频传输单元和倍频传输单元传输，所述基频传输单元通过延长所述高功率基频光的光路以及对所述高功率基频光光斑调整以使得所述高功率基频光与所述倍频光在时间和空间上重合，所述倍频传输单元通过改变所述倍频光的偏振以确保所述高功率基频光和所述倍频光具有相同的偏振，调制后的所述高功率基频光和倍频光经过所述合束和频单元获得用于满足木材高精度激光加工的所述和频紫外皮秒激光。
5.根据权利要求4所述的一种用于木材加工的紫外超快激光器，其特征在于：所述分光镜(322)为45度半反半透的平面镜，所述分光镜(322)的表面镀有对所述基频光50％透过以及对所述倍频光50％反射的复合膜。
6.根据权利要求4所述的一种用于木材加工的紫外超快激光器，其特征在于：所述基频传输单元包括光路延时部件和基频聚焦镜(321)，所述光路延时部件由四个基频光45度高反镜(323)组成，其中两个所述基频光45度高反镜(323)设置在平移台上，通过调节所述平移台的位置来改变所述高频率基频光的光路长度以使得和频时所述高功率基频光和倍频光的时间重合，且所述基频聚焦镜(321)用于控制输出的所述高功率基频光的光斑大小以确保和频时所述高功率基频光和倍频光的空间重合。
7.根据权利要求6所述的一种用于木材加工的紫外超快激光器，其特征在于：所述倍频传输单元包括两个45度平面反光镜(324)以及设置在两个所述45度平面反光镜(324)之间的双波长波片(325)，沿着所述倍频光的传输方向在所述双波长波片(325)后方设有倍频聚焦镜(326)，所述第一个45度平面反光镜(324)将所述倍频光反射到所述双波长波片(325)，所述双波长波片(325)改变倍频光的偏振以确保所述基频光和所述倍频光具有相同的偏振，调制偏振后的所述倍频光经过倍频聚焦镜(326)控制所述倍频光的光斑大小以确保和频时所述高功率基频光和倍频光的空间重合。
8.根据权利要求4所述的一种用于木材加工的紫外超快激光器，其特征在于：所述合束和频单元包括45度合束镜(327)、和频晶体(328)和分光棱镜(329)，所述45度合束镜(327)上也镀有对所述高功率基频光高透和所述倍频光高反的复合膜，所述和频晶体(328)采用不潮解的非线性晶体确保紫外激光的长期稳定性，所述和频晶体(328)是Ⅰ类相位匹配的且镀有高功率基频光、倍频光和紫外光的第三高透膜，调制完成的所述高功率基频光和所述倍频光经过所述45度合束镜(327)同时射入所述和频晶体(328)内通过和频得到所述和频紫外皮秒激光，所述分光棱镜(329)将所述基频光、倍频光以及和频紫外皮秒激光区分散射。
9.根据权利要求2所述的一种用于木材加工的紫外超快激光器，其特征在于：所述皮秒种子源(1)包括泵浦源(11)、耦合系统(12)、激光晶体(13)、输出镜(14)、两个不同的有一定曲率半径的高反镜(18)、第二平面高反镜(110)、光隔离器(15)和第一平面高反镜(16)；
其中：
所述耦合系统(12)与所述激光晶体(13)之间设有对所述泵浦光高透和皮秒基频光高反的二向色镜(17)，且所述激光晶体(13)对所述泵浦光和所述皮秒基频光均高透，所述泵浦源(11)发出的泵浦光经过所述耦合系统(12)按照比例聚焦到所述激光晶体(13)中，且所述激光晶体(13)吸收所述泵浦源(11)的泵浦光产生线偏振连续激光；
所述输出镜(14)、二向色镜(17)、两个不同的有一定曲率半径的高反镜(18)和第二平面高反镜(110)组成所述皮秒种子源(1)的激光谐振腔，两个不同的有一定曲率半径的高反镜(18)和第二平面高反镜(110)都镀有对基频光的高反膜，第二平面高反镜(110)和输出镜(14)分别为所述激光谐振腔的的腔镜，靠近所述第二平面高反镜(110)的位置设有二维锡基硫属化合物可饱和吸收体(19)，所述二维锡基硫属化合物可饱和吸收体(19)通过饱和吸收特性产生皮秒基频光且在所述激光谐振腔内实现所述皮秒基频光的皮秒锁模激光运转。
10.根据权利要求9所述的一种用于木材加工的紫外超快激光器，其特征在于：所述二维锡基硫属化合物可饱和吸收体(19)对所述皮秒基频光具有较高的透过率，所述输出镜(14)对所述皮秒基频光具有一定透过率，所述皮秒基频光从所述输出镜(14)输出后再经过光隔离器(15)和第一平面高反镜(16)输入至所述激光放大器(2)，所述皮秒基频光在所述激光放大器(2)的双端泵浦激光放大作用下产生所述高功率基频光。
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