CN203536720U

CN203536720U - 一种532nm绿光激光器

Info

Publication number: CN203536720U
Application number: CN201320703515.9U
Authority: CN
Inventors: 李扬; 陈义红
Original assignee: SINTEC OPTRONICS Pte Ltd
Current assignee: SINTEC OPTRONICS Pte Ltd
Priority date: 2013-11-08
Filing date: 2013-11-08
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2023-11-08

Abstract

本实用新型适用于倍频激光器领域，提供一种532nm绿光激光器，包括泵浦单元、聚焦耦合系统、激光晶体和倍频晶体，所述泵浦单元发出泵浦光经所述聚焦耦合系统聚焦至所述激光晶体，还包括位于所述倍频晶体输出端的输出镜、位于聚焦耦合系统和激光晶体之间反射镜以及位于激光器附光轴上的全反镜，所述输出镜、反射镜以及全反镜组成V型谐振腔，未充分倍频的基频光在所述谐振腔中谐振反射，可以反复经过倍频晶体倍频，这样可以显著提高倍频效率。本实用新型提供的532nm绿光激光器结构简单、稳定性好、腔损耗小、功率稳定、倍频效率高，可广泛适用于工业精密加工、科研、医疗卫生、军事、日常生活、激光技术研发等行业。

Description

一种532nm绿光激光器

技术领域

本实用新型属于倍频激光器领域，尤其涉及一种532nm绿光激光器。

背景技术

近年来，532nm绿光激光器越来越受到人们的重视。该激光器输出波长短、加工精度高，在陶瓷片、玻璃、PCB板、太阳能电池片等材料的切割、钻孔，以及钛宝石飞秒激光系统泵浦源等方面有非常广泛的应用。

532nm绿激光获取方法如下：掺杂Nd³⁺的半导体激光器首先产生1064nm的基频光，然后利用KTP、LBO、BBO等倍频晶体二倍频得到532nm绿激光。得益于端面泵浦技术的发展，我们可以获得高稳定性、高光束质量的1064nm基频光输出。在基频光参数确定的条件下，倍频效率将直接决定532nm绿激光的输出功率。普通的倍频方式的倍频效率低下，目前可以通过设计Z型腔以提高倍频效率。具体的，倍频晶体位于Z型腔的一个直臂上，并且设置倍频晶体所在臂的折叠镜为输出镜，这样可以提高倍频效率。但是采用复杂的Z型腔使得总腔长变长、腔损耗变大、热稳定性变差等，无法得到高功率、高光束质量绿激光输出。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型的目的在于提供一种532nm绿光激光器，旨在解决现有采用Z型腔的绿光激光器由于腔长变长、腔损耗变大、热稳定性变差等，无法得到高功率、高光束质量绿激光输出的技术问题。

本实用新型的技术解决方案是：

一种532nm绿光激光器，包括泵浦单元、聚焦耦合系统、激光晶体和倍频晶体，所述泵浦单元发出泵浦光经所述聚焦耦合系统聚焦至所述激光晶体，所述激光器还包括位于所述倍频晶体输出端的输出镜、位于聚焦耦合系统和激光晶体之间反射镜，所述聚焦耦合系统、反射镜、激光晶体、倍频晶体、输出镜位于激光器主光轴上，所述激光器还包括位于激光器附光轴上的全反镜。

进一步的，所述主光轴与附光轴的夹角为15～50度。

进一步的，所述激光晶体和倍频晶体之间的主光轴上还设有谐振镜。

进一步的，所述反射镜和全反镜之间、靠近全反镜的附光轴上还设有声光调Q晶体。

进一步的，所述输出镜为对1064nm波长的光全反射、对532nm波长的光全透射的平凹镜。

进一步的，所述平凹镜的平面镀有532nmHR膜，凹面镀有1064nmAR膜，凹面曲率半径为400mm。

进一步的，所述全反镜一面镀有1064nmAR膜。

进一步的，所述反射镜一面镀有808nmAR膜，另一面镀有入射角度为10°的1064nmHR膜和808nmHT膜。

进一步的，所述谐振镜一面镀有808nmHR膜，另一面镀有1064nmHT膜和532nmHR膜。

上述中，AR膜为减反射膜，HR膜为高反射膜，HT膜为高透射膜。

本实用新型的有益效果是：本实用新型在现有倍频激光器基础上增加了输出镜、反射镜和全反镜，三者组成谐振腔，未充分倍频的基频光在所述谐振腔中谐振反射，可以反复经过倍频晶体倍频，这样可以显著提高倍频效率；而且，本实用新型中，所述谐振腔为V型腔，激光器主光轴和附光轴分别为V型腔的两个腔臂，所述反射镜用于将谐振光路偏转，使得V型腔等效于一直线腔，本实用新型提供的532nm绿光激光器结构简单、稳定性好、腔损耗小、功率稳定、倍频效率高。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的532nm绿光激光器统的结构；

图2是本实用新型实施例提供的V型谐振腔等效为直线腔的示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

为了说明本实用新型所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

图1示出了本实用新型实施例提供的532nm绿光激光器统的结构，为了便于说明仅示出了与本实用新型实施例相关的部分。

本实施例提供的532nm绿光激光器包括泵浦单元1、聚焦耦合系统2、激光晶体3和倍频晶体4，所述泵浦单元1发出泵浦光经所述聚焦耦合系统2聚焦至所述激光晶体3，输出1064nm激光，所述激光器还包括位于所述倍频晶体4输出端的输出镜5、位于聚焦耦合系统2和激光晶体3之间反射镜6，所述聚焦耦合系统2、反射镜6、激光晶体3、倍频晶体4、输出镜5位于激光器主光轴上，所述激光器还包括位于激光器附光轴上的全反镜7，所述主光轴上的光通过所述反射镜、全反镜反射可返回至主光轴。

从激光晶体3输出的基频光经过倍频晶体4倍频时，会有一小部分基频光倍频不充分，影响到激光器的倍频效率，本实施例为解决此问题在现有倍频激光器基础上增加了，输出镜5、反射镜6、全反镜7，三者组成V型谐振腔，谐振光路呈V型，使得可以尽量缩小激光器尺寸，未充分倍频的基频光在所述谐振腔中谐振反射传播，使得未充分倍频的基频光可多次经过倍频晶体4倍频，这样可以显著提高激光器倍频效率，保证激光器输出功率。V型谐振腔一腔臂为主光轴，另一腔臂为附光轴，输出镜5、反射镜6位于主光轴，全反镜7位于附光轴，优选的，所述主光轴与附光轴的夹角α为15～50度，即V型谐振腔的夹角α为15～50度。未充分倍频的基频光在主光轴、附光轴上往复振荡。本实施例中，输出镜5位于主光轴上，有效降低了调光难度以及光具座设计加工的复杂度。本实施例中，所述反射镜6起到折叠谐振光路作用，使得V型腔等效于一直线腔，激光晶体3位于直线腔正中心位置，有效降低了晶体的热透镜效应，总腔长只有260mm，便于集成，使得整个激光器体积较小。本实用新型提供的532nm绿光激光器结构简单、稳定性好、腔损耗小、功率稳定、倍频效率高。

作为一种实例列举，所述泵浦单元1为光纤耦合半导体激光器。半导体激光器在22℃输出波长为808nm激光，在输入电流38A情况下输出最大32W激光。半导体激光器通过光纤连接到聚焦耦合系统2，所述光纤的纤芯直径为0.4mm，数值孔径0.22mm，输出端为圆形光斑，发散角约为24°，光纤长度为3m，功率损耗小于0.1%。

作为一种实例列举，所述聚焦耦合系统2包括第一平凸镜21、第二平凸镜22、第二平凸镜23构成，聚焦耦合系统的聚焦点位于激光晶体3中，距激光晶体前端面2～3mm处。

作为一种实例列举，所述激光晶体3为用掺钕钒酸钇（Nd:YVO4）晶体，Nd³⁺掺杂浓度为0.3%atm，尺寸3×3×10mm，两个端面均镀808nmAR膜，AR膜反射率<0.2%，以及1064nmHT膜，HT膜反射率<0.5%。

所述输出镜5、反射镜6、全反镜7组成V型谐振腔，该谐振腔为平凹腔，激光由输出镜5输出。作为一种实例列举，所述输出镜5为对1064nm波长的光全反射、对532nm波长的光全透射的平凹镜，平面镀有532nmHR膜，凹面镀有1064nmAR膜，凹面曲率半径为400mm。由于使用了平凹腔，在受到外力的作用下，不会导致光束质量和功率产生较大的变化；同时，输出镜为平凹镜，可以在倍频晶体内部获得较小的光束半径，可在一定程度上提高倍频效率。所述反射镜一面镀有808nmAR膜，另一面镀有入射角度为10°的1064nmHR膜和808nmHT膜。所述全反镜7一面镀有1064nmAR膜。

优选的，在所述激光晶体3和倍频晶体4之间的主光轴上还设有谐振镜8，谐振镜一面镀有808nmHR膜，另一面镀有1064nmHT膜和532nmHR膜。未充分倍频转换的基频光受到谐振镜8的反射，会再次通过倍频晶体，从而得到充分的倍频转换，通过设置谐振镜，相当于在V型谐振腔内部又形成了一个小谐振腔，进一步提高了激光器倍频效率，从输出镜输出的532nm绿激光功率明显提高。

本实施例中，反射镜6起到折叠谐振光路作用，无高斯变换作用，使得V型腔等效于一直线腔，如图2所示的V型谐振腔等效为直线腔的示意图，激光晶体3位于直线腔正中间位置，等效于一热透镜10，平面的谐振镜同样无高斯变换作用，不会对谐振腔造成任何影响。整个谐振腔保持对称结构，简单稳定、热透镜效应小。

优选的，在所述反射镜6和全反镜7之间、靠近全反镜7的附光轴上还设有声光调Q晶体9，调制频率在1kHz到100kHz之间，以使532nm绿光激光器工作在准连续状态下。此结构可以达到脉冲宽度10～30ns，峰值功率高达141kW，单脉冲能量最大达到1.41mJ。

综上，本实施例首先利用激光二极管端面泵浦方式获得搞稳定性、高光束质量的1064nm基频光，然后利用倍频晶体实现二倍频获得532nm绿激光输出，并通过V型谐振腔使得未充分倍频的基频光多次通过倍频晶体的方法提高倍频效率。另外，优选的，通过设置谐振镜，相当于在V型谐振腔内部又形成了一个小谐振腔，进一步提高了激光器倍频效率，而且小谐振腔不会对V型谐振腔的稳定性造成任何影响。本实用新型提供的532nm绿光激光器保结构简单、腔损耗小、功率稳定、模式稳定性好，可以实现较高功率的532nm绿激光输出。本实用新型提供的532nm绿光激光器在工业精密加工、科研、医疗卫生、军事、日常生活、激光技术研发等领域有广泛的应用。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种532nm绿光激光器，包括泵浦单元、聚焦耦合系统、激光晶体和倍频晶体，所述泵浦单元发出泵浦光经所述聚焦耦合系统聚焦至所述激光晶体，其特征在于，所述激光器还包括位于所述倍频晶体输出端的输出镜、位于聚焦耦合系统和激光晶体之间反射镜，所述聚焦耦合系统、反射镜、激光晶体、倍频晶体、输出镜位于激光器主光轴上，所述激光器还包括位于激光器附光轴上的全反镜。

2.如权利要求1所述532nm绿光激光器，其特征在于，所述主光轴与附光轴的夹角为15～50度。

3.如权利要求2所述532nm绿光激光器，其特征在于，所述激光晶体和倍频晶体之间的主光轴上还设有谐振镜。

4.如权利要求3所述532nm绿光激光器，其特征在于，所述反射镜和全反镜之间、靠近全反镜的附光轴上还设有声光调Q晶体。

5.如权利要求1-4任一项所述532nm绿光激光器，其特征在于，所述输出镜为对1064nm波长的光全反射、对532nm波长的光全透射的平凹镜。

6.如权利要求5所述532nm绿光激光器，其特征在于，所述平凹镜的平面镀有532nmHR膜，凹面镀有1064nmAR膜，凹面曲率半径为400mm。

7.如权利要求5所述532nm绿光激光器，其特征在于，所述全反镜一面镀有1064nmAR膜。

8.如权利要求5所述532nm绿光激光器，其特征在于，所述反射镜一面镀有808nmAR膜，另一面镀有入射角度为10°的1064nmHR膜和808nmHT膜。

9.如权利要求3所述532nm绿光激光器，其特征在于，所述谐振镜一面镀有808nmHR膜，另一面镀有1064nmHT膜和532nmHR膜。