CN116937305A - 一种声光调q侧泵绿光激光器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种声光调Q侧泵绿光激光器，依次设有以下部件：第一双波长镜片调节架组件、56度偏振镜组件、45度反射镜组件、半导体侧泵模块、45度反射镜组件、第一分色镜组件、第二分色镜组件、倍频组件、第二双波长镜片调节架组件,以上各部件组成光路谐振腔，所述光路谐振腔为U型光路，半导体侧泵模块位于U型光路的中心。本发明的光学结构，重复频率为8khz时，得到了13W，532nm绿光，脉宽为23纳秒，单脉冲能量为1.625mj，峰值功率为70.6KW。本发明使用侧面泵浦的方式，将单脉冲能量做到了1.6毫焦，峰值功率做到了70kw，是传统声光调Q绿光激光器的数倍效果。
Description
技术领域
本发明涉及激光器技术领域，尤其涉及一种声光调Q侧泵绿光激光器。
背景技术
一种声光调Q侧泵绿光激光器，其中，声光调Q是一个元器件，侧泵指的是侧面泵浦，一种激光器技术。
在传统声光调Q绿光激光器领域，市面上对于钻石，钛宝石，单晶硅片等高硬度脆性材料高效率切割的激光器加工效率低，加工效果差，原因在于传统声光调Q绿光激光器使用端面泵浦方式，由于端泵激光器无法承受较高的能量冲击，所以单脉冲能量一般在几百微焦耳量级，峰值功率在20KW以下，效果很差。
发明内容
为了解决现有技术中问题，本发明提供了一种声光调Q侧泵绿光激光器，其特征在于：依次设有以下部件：第一双波长镜片调节架组件、56度偏振镜组件、45度反射镜组件、半导体侧泵模块、45度反射镜组件、第一分色镜组件、第二分色镜组件、倍频组件、第二双波长镜片调节架组件,以上各部件组成光路谐振腔，所述光路谐振腔为U型光路，半导体侧泵模块位于U型光路的中心；
第一双波长镜片调节架组件，其设有镜片，分别在镜片的两个表面镀1064nm红外跟532nm绿光反射膜；45度反射镜组件，镜片表面镀1064nm红外跟532nm绿光全反膜；45度反射镜组件，镜片表面镀1064nm红外跟532nm绿光全反膜；第一分色镜组件，镜片表面镀1064红外增透膜，532nm绿光全反膜；第二分色镜组件，镜片表面镀1064红外增透膜，532nm绿光全反膜；第二双波长镜片调节架组件，镜片表面镀1064nm红外跟532nm绿光全反膜；
半导体侧泵模块里面设有增益介质，就是激光晶体，半导体侧泵模块里面还有二极管，产生808nm能量，给激光晶体不断的泵浦激励，激光晶体、二极管及光路谐振腔，这三个要素在一起是产生1064nm红外激光的三要素；把整个光路谐振腔作为一个整体，在光路产生1064nm红外激光的时候，是非常微弱的，每通过半导体侧泵模块一次就能获取能量，使1064nm红外激光功率更高；
倍频组件包括LBO倍频晶体18，LBO:三硼酸锂晶体，红外激光经过LBO倍频晶体后转化为532nm绿光，经过第二双波长镜片调节架组件反射回去再次经过LBO倍频晶体，再经过第一分色镜组件及第二分色镜组件转折反射出来，切割的光就是532nm绿光；
整个光路谐振腔都充斥着红外光，在不断的来回震荡放大，不是所有的红外光都会被LBO晶体所转化为绿光，剩下的红外光继续震荡放大，这是一个同时发生的现象，且在同一光路上，第一分色镜组件表面镀了1064nm的增透膜层，红外光会轻易的穿过，同时表面也镀了532nm膜，绿光会被反射出去。
作为本发明的进一步改进，所述U型光路整个光路长度是341mm±5％。
作为本发明的进一步改进，半导体侧泵模块，模块内部还包括半导体泵浦巴条、YAG晶体棒及水冷通道；半导体泵浦巴条产生808nm泵浦光对YAG晶体棒进行受激辐射，YAG晶体棒是增益介质。
作为本发明的进一步改进，YAG晶体棒直径3mm，长度67mm，光束质量，衍射极限值1.0。
作为本发明的进一步改进，所述半导体侧泵模块设有水接头入口、水接头出口、侧泵模块正极及侧泵模块负极，所述水接头入口，为侧泵模块特征结构，通过水冷形式进行散热；所述水接头出口，为侧泵模块特征结构，通过水冷形式进行散热；所述侧泵模块正极，对模块内巴条加压；所述侧泵模块负极，对模块内巴条加压。
作为本发明的进一步改进，所述倍频组件包括TEC模块、倍频调节板及倍频支撑板，所述TEC模块通过恒温控制LBO晶体表面温度；所述倍频调节板通过调节调节板的角度而改变LBO晶体俯仰姿态；所述倍频支撑板，固定主调节板，并进行导热。
作为本发明的进一步改进，还包括声光Q开关，所述声光Q开关设置在第一双波长镜片调节架组件和56度偏振镜组件之间，当产生声波的时候，改变开关内介质折射率，上能级储能，没有声波时，储能释放，形成震荡，通过这种方式，将连续光压缩为十几个纳秒的脉冲光。
本发明的有益效果是：
本发明的光学结构，重复频率为8khz时，得到了13W，532nm绿光，脉宽为23纳秒，单脉冲能量为1.625mj，峰值功率为70.6KW。
本发明使用侧面泵浦的方式，将单脉冲能量做到了1.6毫焦，峰值功率做到了70kw，是传统声光调Q绿光激光器的数倍效果。
附图说明
图1是本发明一种声光调Q侧泵绿光激光器结构示意图；
图2是本发明一种声光调Q侧泵绿光激光器的U型光路示意图，整个光路长度是约是341mm；
图3是本发明一种声光调Q侧泵绿光激光器立体图。
图中部件名称如下：
第一双波长镜片调节架组件1,56度偏振镜组件2，45度反射镜组件3，半导体侧泵模块4，45度反射镜组件5，第一分色镜组件6，第二分色镜组件7，倍频组件8,第二双波长镜片调节架组件9,绿光光路10,水接头入口11,水接头出口12,侧泵模块正极13,侧泵模块负极14,TEC模块15,倍频调节板16，倍频支撑板17，LBO倍频晶体18，LBO:三硼酸锂晶体，声光Q开关19、YAG晶体棒20。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
一种声光调Q侧泵绿光激光器，包括部件1至部件9：
第一双波长镜片调节架组件1，其设有镜片，分别在镜片的两个表面镀1064nm红外跟532nm绿光反射膜，通过调节双波长(双波长是指1064nm红外跟532nm绿光)角度改变光路。
56度偏振镜组件2，放置于光路中，由于YAG光路中保偏现象严重，为得到纯粹的P偏振光，通过调整偏正片角度对S光偏振反射。
YAG晶体是目前综合性能最为优异的激光晶体。激光波长1064nm，广泛用于军事、工业和医疗等行业。能提供F1-20(D)′10-140(L)mm的激光棒和各种板条元件，Nd浓度为0.6～1.1at.％。
45度反射镜组件3，镜片表面镀1064nm红外跟532nm绿光全反膜，通过调节反射镜俯仰，达到调节光路作用。
半导体侧泵模块4，模块内部包括半导体泵浦巴条、YAG晶体棒及水冷通道。半导体泵浦巴条产生808nm泵浦光对YAG晶体棒进行受激辐射，YAG晶体棒是增益介质，实现上能级反转，YAG晶体棒直径3mm，长度67mm，光束质量，衍射极限值1.0。
45度反射镜组件5，镜片表面镀1064nm红外跟532nm绿光全反膜，通过调节反射镜俯仰，达到调节光路作用。
第一分色镜组件6，镜片表面镀1064红外增透膜，532nm绿光全反膜，红外光完全透射过分色镜片，绿光会在镜片上反射。
第二分色镜组件7，镜片表面镀1064红外增透膜，532nm绿光全反膜，红外光完全透射过分色镜片，绿光会在镜片上反射。
倍频组件8，包括LBO晶体、TEC制冷模组及调节架。
第二双波长镜片调节架组件9，镜片表面镀1064跟532反射膜，通过调节双波长角度改变光路。
绿光光路10，当红外光经过LBO晶体和频后，产生532nm绿光，经过两个分色镜组件，从谐振腔导出。
水接头入口11，为侧泵模块特征结构，通过水冷形式进行散热。
水接头出口12，为侧泵模块特征结构，通过水冷形式进行散热。
侧泵模块正极13，对模块内巴条加压。
侧泵模块负极14，对模块内巴条加压。
TEC模块15，通过恒温控制LBO晶体表面温度。
倍频调节板16，通过调节调节板的角度而改变LBO晶体俯仰姿态。
倍频支撑板17，固定主调节板，并进行导热。
LBO倍频晶体18，一种非线性晶体，通过二次谐波对1064nm红外光进行和频，产生532nm光子，转化效率大于60％。
声光Q开关19，当产生声波的时候，改变开关内介质折射率，上能级储能，没有声波时，储能释放，形成震荡，通过这种方式，可以将连续光压缩为十几个纳秒的脉冲光。
侧泵模块内YAG晶体棒20，相比于其他晶体YAG晶体有更强的导热系数，高损伤阈值，膨胀系数小，更适合侧面泵浦，晶体内ND+离子掺杂浓度为百分之一。
所述此光学结构，重复频率为8khz时，得到了13W，532nm绿光，脉宽为23纳秒，单脉冲能量为1.625mj，峰值功率为70.6KW。
图1中，部件从序号1到序号9都充斥着红外光，在不断的来回震荡放大，不是所有的红外光都会被LBO晶体所转化为绿光，剩下的红外光继续震荡放大，这是一个同时发生的现象，且在同一光路上，第一分色镜组件6表面镀了1064nm的增透膜层，红外光会轻易的穿过，同时表面也镀了532nm膜，绿光会被反射出去。
半导体侧泵模块4是侧泵模块组件，里面有增益介质就是激光晶体，半导体侧泵模块4里面有二极管，产生808nm能量，给激光晶体不断的泵浦激励，序号1到9是光路谐振腔，这三个要素在一起就是产生1064nm激光的三要素，1064nm激光的产生并不是从哪个地方开始的，而是把整个光路谐振腔作为一个整体，在光路产生1064nm激光的时候，是非常微弱的，每次通过半导体侧泵模块4一次就能获取能量，使1064nm功率更高，切割的光就是绿光，图中右下角箭头就是绿光出去的箭头，不会返回去。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种声光调Q侧泵绿光激光器，其特征在于：依次设有以下部件：第一双波长镜片调节架组件(1)、56度偏振镜组件(2)、45度反射镜组件(3)、半导体侧泵模块(4)、45度反射镜组件(5)、第一分色镜组件(6)、第二分色镜组件(7)、倍频组件(8)、第二双波长镜片调节架组件(9),以上各部件组成光路谐振腔，
所述光路谐振腔为U型光路，半导体侧泵模块(4)位于U型光路的中心；
第一双波长镜片调节架组件(1)，其设有镜片，分别在镜片的两个表面镀1064nm红外跟532nm绿光反射膜；45度反射镜组件(3)，镜片表面镀1064nm红外跟532nm绿光全反膜；45度反射镜组件(5)，镜片表面镀1064nm红外跟532nm绿光全反膜；第一分色镜组件(6)，镜片表面镀1064红外增透膜，532nm绿光全反膜；第二分色镜组件(7)，镜片表面镀1064红外增透膜，532nm绿光全反膜；第二双波长镜片调节架组件(9)，镜片表面镀1064nm红外跟532nm绿光全反膜；
半导体侧泵模块(4)里面设有增益介质，就是激光晶体，半导体侧泵模块(4)里面还有二极管，产生808nm能量，给激光晶体不断的泵浦激励，激光晶体、二极管及光路谐振腔，这三个要素在一起是产生1064nm红外激光的三要素；把整个光路谐振腔作为一个整体，在光路产生1064nm红外激光的时候，是非常微弱的，每通过半导体侧泵模块(4)一次就能获取能量，使1064nm红外激光功率更高；
倍频组件(8)包括LBO倍频晶体18，LBO:三硼酸锂晶体，红外激光经过LBO倍频晶体(18)后转化为532nm绿光，经过第二双波长镜片调节架组件(9)反射回去再次经过LBO倍频晶体(18)，再经过第一分色镜组件(6)及第二分色镜组件(7)转折反射出来，切割的光就是532nm绿光；
整个光路谐振腔都充斥着红外光，在不断的来回震荡放大，不是所有的红外光都会被LBO晶体所转化为绿光，剩下的红外光继续震荡放大，这是一个同时发生的现象，且在同一光路上，第一分色镜组件(6)表面镀了1064nm的增透膜层，红外光会轻易的穿过，同时表面也镀了532nm膜，绿光会被反射出去。
2.根据权利要求1所述的一种声光调Q侧泵绿光激光器，其特征在于：所述U型光路整个光路长度是341mm±5％。
3.根据权利要求1所述的一种声光调Q侧泵绿光激光器，其特征在于：半导体侧泵模块(4)，模块内部还包括半导体泵浦巴条、YAG晶体棒及水冷通道；半导体泵浦巴条产生808nm泵浦光对YAG晶体棒进行受激辐射，YAG晶体棒是增益介质。
4.根据权利要求3所述的一种声光调Q侧泵绿光激光器，其特征在于：YAG晶体棒直径3mm，长度67mm，光束质量，衍射极限值1.0。
5.根据权利要求1所述的一种声光调Q侧泵绿光激光器，其特征在于：所述半导体侧泵模块(4)设有水接头入口(11)、水接头出口(12)、侧泵模块正极(13)及侧泵模块负极(14)，所述水接头入口(11)，为侧泵模块特征结构，通过水冷形式进行散热；所述水接头出口(12)，为侧泵模块特征结构，通过水冷形式进行散热；所述侧泵模块正极(13)，对模块内巴条加压；所述侧泵模块负极(14)，对模块内巴条加压。
6.根据权利要求1所述的一种声光调Q侧泵绿光激光器，其特征在于：所述倍频组件(8)包括TEC模块(15)、倍频调节板(16)及倍频支撑板(17)，所述TEC模块(15)通过恒温控制LBO晶体表面温度；所述倍频调节板(16)通过调节调节板的角度而改变LBO晶体俯仰姿态；所述倍频支撑板(17)，固定主调节板，并进行导热。
7.根据权利要求1所述的一种声光调Q侧泵绿光激光器，其特征在于：还包括声光Q开关(19)，所述声光Q开关(19)设置在第一双波长镜片调节架组件(1)和56度偏振镜组件(2)之间，当产生声波的时候，改变开关内介质折射率，上能级储能，没有声波时，储能释放，形成震荡，通过这种方式，将连续光压缩为十几个纳秒的脉冲光。
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