CN208078373U - 一种外腔倍频紫外激光器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种外腔倍频紫外激光器，包括基频光脉冲激光器，基频光脉冲激光器的后方依次同光轴地设置有二倍频晶体和三倍频晶体；基频光脉冲激光器包括由左至右依次同光轴地设置有泵浦源、第一聚焦透镜、输入镜、增益介质、声光调制器和输出镜，其简化系统结构，降低系统调试难度，能够得到高效、优异光束质量的三倍频光输出。

Description

一种外腔倍频紫外激光器

技术领域

本实用新型涉及激光器技术领域，具体涉及一种外腔倍频紫外激光器。

背景技术

目前，紫外激光器的输出波长在0.4μm以下，由于波长短的优势，使得紫外光可以得到更小的聚焦光斑，且加工热影响区微乎其微，因而可以进行超精细激光加工；在许多激光应用领域逐渐展示出其无可比拟的优势。与传统的红外加工不同，紫外光与物质相互作用从本质上来说不是“热”处理，而是利用紫外光子能量高的特点直接破坏许多非金属材料表面的分子键，相比较而言，这是一种“冷”处理方式，相比较“热”处理，这种"冷"处理加工具有加工面更加光滑的和烧蚀程度更加弱的优势；而且，紫外短波长本身的特性对金属和聚合物的机械微处理具有优越性.它可以被聚焦到亚微米数量级的点上，因此可以进行细微部件的加工，即使在不高的脉冲能量水平下，也能得到很高的能量密度，有效地进行材料加工。

一般来说，可以通过腔外倍频或者腔内倍频来获得紫外输出，但是与一般的红外激光器相比，紫外激光器存在腔形比较复杂，体积相对较大，调试难度也相对较大的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种外腔倍频紫外激光器，以解决现有技术中所存在的腔形比较复杂，体积相对较大，调试难度也相对较大的问题。

为实现上述目的，本实用新型方法提供一种外腔倍频紫外激光器，所述外腔倍频紫外激光器包括基频光脉冲激光器，基频光脉冲激光器的后方依次同光轴地设置有二倍频晶体和三倍频晶体；基频光脉冲激光器包括由左至右依次同光轴地设置有泵浦源、第一聚焦透镜、输入镜、增益介质、声光调制器和输出镜。

可选地，基频光脉冲激光器为主动调Q激光器、被动调Q激光器、端泵脉冲激光器、侧泵激光器或锁模激光器。

可选地，第一聚焦透镜为双凸透镜。

可选地，输入镜为双凸透镜。

可选地，增益介质为稀土或金属掺杂的晶体或玻璃。

可选地，增益介质钕或含Yb⁺掺杂的晶体或玻璃。

可选地，输出镜为平面镜。

可选地，二倍频晶体为矩形柱状。

可选地，三倍频晶体为矩形柱状。

可选地，二倍频晶体的端面面积与三倍频晶体的端面面积相等。

本实用新型具有如下优点：

本实用新型的外腔倍频紫外激光器，能够解决现有技术中所存在的腔形比较复杂，体积相对较大，调试难度也相对较大的问题，其简化系统结构，降低系统调试难度，能够得到高效、优异光束质量的三倍频光输出。

附图说明

图1为现有技术的一种外腔紫外激光器的结构示意图。

图2为现有技术的一种外腔紫外激光器的基频光光束传输模式图。

图3为现有技术的另一种外腔紫外激光器的结构示意图。

图4为现有技术的另一种外腔紫外激光器的基频光光束传输模式图。

图5为本实用新型的外腔倍频紫外激光器的原理结构示意图。

图6为本实用新型的外腔倍频紫外激光器的具体结构示意图。

图7为本实用新型的外腔倍频紫外激光器的激光晶体等效的热透镜的影响效果示意图。

图中，1为基频光脉冲激光器，2为二倍频晶体，3为三倍频晶体，4为泵浦源，5为第一聚焦透镜，6为输入镜，7为增益介质，8为声光调制器，9为输出镜；10为第二聚焦透镜，11为第一基频光模式曲线，12为第一凸透镜，13为第二凸透镜，14为第二基频光模式曲线；15为激光晶体等效的热透镜。图中箭头所示为出射光方向。

具体实施方式

以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

实施例

一种外腔倍频紫外激光器，参见图5至图7，所述外腔倍频紫外激光器包括基频光脉冲激光器1，基频光脉冲激光器1的后方依次同光轴地设置有二倍频晶体2和三倍频晶体3；基频光脉冲激光器1包括由左至右依次同光轴地设置有泵浦源4、第一聚焦透镜5、输入镜6、增益介质7、声光调制器8和输出镜9。

可见，本实施例的外腔倍频紫外激光器，外腔倍频系统无需加聚焦透镜，具体的通过设计基频光激光腔参数，得到特定模式的基频光输出该模式可以使得在基频光脉冲激光器1的输出端直接加二倍频晶体2和三倍频晶体3获得高效的紫外输出。其与一般的外腔倍频系统相比，省去了聚焦透镜，简化系统结构，降低系统调试难度，得到高效、优异光束质量的三倍频光输出。

优选的，基频光脉冲激光器1为主动调Q激光器、被动调Q激光器、端泵脉冲激光器、侧泵激光器或锁模激光器。

优选的，第一聚焦透镜5为双凸透镜。

优选的，输入镜6为双凸透镜。

优选的，增益介质7为稀土或金属掺杂的晶体或玻璃。

优选的，增益介质7钕或含Yb³⁺掺杂的晶体或玻璃。

优选的，输出镜9为平面镜。

优选的，二倍频晶体2为矩形柱状。

优选的，三倍频晶体3为矩形柱状。

优选的，二倍频晶体2的端面面积与三倍频晶体3的端面面积相等。

如图1和图2所示的现有技术中，基频光脉冲激光器1具体的可以为1064nm的主动调Q激光器或者被动调Q激光器，也可以为其它波长的脉冲激光器，基频光脉冲激光器1输出基频光通过合适参数的第二聚焦透镜10聚焦入射至二倍频晶体2和三倍频晶体3内，可以获得高效的三倍频输出，一般的，透过第二聚焦透镜10后的基频光模式需要满足最佳倍频效率条件：瑞丽长度等于或近似等于二倍频晶体2长度加三倍频晶体3长度，选取合适参数的第二聚焦透镜10和第二聚焦透镜10分别到基频光脉冲激光器1的距离和二倍频晶体2的最佳距离需要计算模拟和实验来确定。

如图3和图4所示的现有技术中，基频光脉冲激光器1输出基频光通过合适参数的第一凸透镜12聚焦入射至二倍频晶体2内，二倍频晶体2出射的基频光和二倍频光通过第二凸透镜13后入射至三倍频晶体3内。具体的为了得到高效的三倍频输出，需要经过第二聚焦透镜10的基频光的模式和经过第二聚焦透镜10的基频光和倍频光的模式分别于二倍频晶体2和三倍频晶体3的长度匹配：瑞丽长度等于或者近似等于倍频晶体长度。所以需要选取合适参数的第一凸透镜12和第二凸透镜13，并且第二聚焦透镜10分别与基频光脉冲激光器1和二倍频晶体2的距离和第二凸透镜13到二倍频晶体2和三倍频晶体3的距离需要计算模拟和实验来确定。

可见，上述两种外腔倍频方式由于第二聚焦透镜10的加入，增大了系统的调试难度，往往导致系统体积较大，另外由于透镜本身会引入色差、球差、色散等像差，会导致输出光束质量较差。

本实用新型的外腔倍频紫外激光器，其基频光脉冲激光器1输出直接经过二倍频晶体2、三倍频晶体3后得到紫外输出。在设计基频光脉冲激光器1时，将增益介质的热透镜15的效应考虑进去，通过ABCD矩阵计算模拟设计合适的腔参数，使得基频光激光器1直接输出光模式满足其瑞丽长度等于所用的二倍频晶体2加三倍频晶体3的长度和的二倍，这样在结构上可以省去倍频晶体前第二聚焦透镜10这一元件，这样，降低了调试难度，也使得系统更加的紧凑简单；由于第二聚焦透镜10的使用，会放大走离效应，从而导致倍频光光束质量变差，所以本实用新型的外腔倍频紫外激光器结构能够得到高效、优异光束质量的紫外激光输出。

本实用新型的外腔倍频紫外激光器，基频光脉冲激光器1可以设置有外壳。外壳的底部可以设置有底座。底座可以嵌入到激光器底台内。底座内可以设置有重力腔，重力腔的底面可以设置有球面槽。球面槽内可以设置有重力球。重力球的表面可以设置有网纹结构。重力腔的顶面上可以设置有轴板，轴板可以通过转轴与两个支板的上端相连接，支板的下端可以分别设置有滑轮，重力腔的底面上位于滑轮处设置有滑槽，滑轮设置在滑槽内。支板之间可以连接有弹簧。

需要说明的是，本实用新型的外腔倍频紫外激光器，主要对上述结构进行了改进，其他未提及的功能、部件及结构，在需要时，可以采用现有技术中能够实现相应功能的部件及结构进行实施。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种外腔倍频紫外激光器，所述外腔倍频紫外激光器包括基频光脉冲激光器(1)，其特征在于，基频光脉冲激光器(1)的后方依次同光轴地设置有二倍频晶体(2)和三倍频晶体(3)；基频光脉冲激光器(1)包括由左至右依次同光轴地设置有泵浦源(4)、第一聚焦透镜(5)、输入镜(6)、增益介质(7)、声光调制器(8)和输出镜(9)。

2.如权利要求1所述的外腔倍频紫外激光器，其特征在于，基频光脉冲激光器(1)为主动调Q激光器、被动调Q激光器、端泵脉冲激光器、侧泵激光器或锁模激光器。

3.如权利要求1所述的外腔倍频紫外激光器，其特征在于，第一聚焦透镜(5)为双凸透镜。

4.如权利要求1所述的外腔倍频紫外激光器，其特征在于，输入镜(6)为双凸透镜。

5.如权利要求1所述的外腔倍频紫外激光器，其特征在于，增益介质(7)为稀土或金属掺杂的晶体或玻璃。

6.如权利要求5所述的外腔倍频紫外激光器，其特征在于，增益介质(7)钕或含Yb³⁺掺杂的晶体或玻璃。

7.如权利要求1所述的外腔倍频紫外激光器，其特征在于，输出镜(9)为平面镜。

8.如权利要求1所述的外腔倍频紫外激光器，其特征在于，二倍频晶体(2)为矩形柱状。

9.如权利要求8所述的外腔倍频紫外激光器，其特征在于，三倍频晶体(3)为矩形柱状。

10.如权利要求9所述的外腔倍频紫外激光器，其特征在于，二倍频晶体(2)的端面面积与三倍频晶体(3)的端面面积相等。