CN213212648U - 一种双波长激光器 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种双波长激光器，包括泵浦源、基频光产生模块以及倍频光输出模块；基频光产生模块设置于泵浦源的输出端，吸收泵浦源出射的泵浦光，输出基频光；倍频光输出模块设置于基频光产生模块的输出端，包括位置调整单元和沿输出光路方向依次排布的基频光二分之一波片、倍频晶体、第一基频光偏振片和倍频光偏振片；倍频光输出模块在位置调整单元将基频光二分之一波片和倍频光偏振片移出光路时输出基频光，在位置调整单元将第一基频光偏振片移出光路时输出倍频光。本实用新型实施例提供的双波长激光器，可实现基频光和倍频光自由切换且同轴输出，光路结构简单紧凑，使用操作灵活方便，可节约生产成本，降低用户使用难度。

Description

一种双波长激光器

技术领域

本实用新型实施例涉及激光器领域，尤其涉及一种双波长激光器。

背景技术

目前市场上大部分激光器为单一波长输出，工业加工领域为了满足不同材料的选择性加工，需要基频光和倍频光交替切换输出，通常采用两种波长激光器或同一台激光器腔外频率变换获得两种波长输出，而加工设备需对两种波长激光分别搭建输出系统，设备结构复杂，增加生产成本，加大用户的安装和使用难度，极大限制了激光加工产业的发展。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种双波长激光器，可实现基频光和倍频光自由切换且同轴输出，光路结构简单紧凑，使用操作灵活方便，可节约生产成本，降低使用难度。

本实用新型实施例提供的一种双波长激光器，包括泵浦源、基频光产生模块以及倍频光输出模块；

所述基频光产生模块设置于所述泵浦源的输出端，用于吸收所述泵浦源出射的泵浦光，输出基频光；

所述倍频光输出模块设置于所述基频光产生模块的输出端，所述倍频光输出模块包括位置调整单元和沿输出光路方向依次排布的基频光二分之一波片、倍频晶体、第一基频光偏振片和倍频光偏振片，所述第一基频光偏振片和所述倍频光偏振片相对于光轴倾斜放置，所述位置调整单元用于将所述基频光二分之一波片、所述第一基频光偏振片和所述倍频光偏振片移入或移出光路；

所述倍频光输出模块在所述位置调整单元将所述基频光二分之一波片和所述倍频光偏振片移出光路时输出所述基频光，在所述位置调整单元将所述第一基频光偏振片移出光路时输出倍频光。

可选的，所述基频光产生模块包括反射镜、调Q单元、泵浦镜、激光晶体、第二基频光偏振片以及输出镜；

所述泵浦镜、所述激光晶体、所述第二基频光偏振片以及所述输出镜沿第一方向排列，所述反射镜、所述调Q单元以及所述泵浦镜沿第二方向排列，所述第一方向和所述第二方向交叉，所述第一方向平行于所述光轴，所述第二基频光偏振片相对于所述光轴倾斜设置；

所述泵浦源出射的所述泵浦光入射至所述泵浦镜发生透射，被所述激光晶体吸收并激发出所述基频光，所述基频光在所述反射镜和所述输出镜形成的光学腔中传输，并在所述调Q单元的调制下形成脉冲的基频光由所述输出镜输出。

可选的，所述基频光产生模块还包括补偿透镜，所述补偿透镜设置于所述反射镜和所述调Q单元之间，用于补偿所述激光晶体热效应导致的光斑形变。

可选的，所述反射镜表面镀有基频光高反膜，所述泵浦镜的表面镀有泵浦光减反膜和基频光高反膜，所述输出镜的表面镀有基频光半透半反膜。

可选的，所述泵浦镜为平面镜，所述泵浦镜与所述光轴呈10°～45°夹角。

可选的，所述第一基频光偏振片、所述第二基频光偏振片、所述基频光二分之一波片和所述倍频光偏振片与所述光轴的夹角为布儒斯特角。

可选的，还包括设置于所述泵浦源和所述基频光产生模块之间的准直透镜和聚焦透镜，所述准直透镜和所述聚焦透镜的表面镀有泵浦光减反膜，所述准直透镜和所述聚焦透镜的焦距比在1：1～1：3之间。

可选的，所述第一基频光偏振片的厚度大于所述倍频光偏振片的厚度。

可选的，所述激光晶体包括晶体掺钕钇铝石榴石晶体、掺钕钒酸钇晶体、掺钕钒酸钆晶体、掺钕氟化锂钇晶体、掺钕铝酸钇晶体中的任意一种，所述倍频晶体包括磷酸钛氧钾晶体、磷酸钛氧铷晶体、三硼酸锂晶体或偏硼酸钡晶体中的任意一种。

可选的，还包括散热模块，所述泵浦源、所述基频光产生模块以及所述倍频光输出模块均位于同一底板上，所述散热模块通过风冷或水冷为所述泵浦源、所述基频光产生模块和所述倍频光输出模块散热。

本实用新型实施例提供的双波长激光器，通过泵浦源产生泵浦光，泵浦光被基频光产生模块吸收，产生基频光，基频光经过倍频光输出模块时，通过位置调整单元移入或移出基频光二分之一波片、第一基频光偏振片和倍频光偏振片，可以选择输出基频光或倍频光；当位置调整单元将基频光二分之一波片和倍频光偏振片移出光路，将第一基频光偏振片移入光路时，倍频光输出模块则输出基频光；当位置调整单元将第一基频光偏振片移出光路，基频光二分之一波片和倍频光偏振片移入光路时，倍频光输出模块则输出倍频光。本实用新型实施例提供的双波长激光器，可通过倍频光输出模块的位置调整单元灵活选择基频光输出还是倍频光输出，可实现基频光和倍频光自由切换且同轴输出，光路结构简单紧凑，使用操作灵活方便，可节约生产成本，降低使用难度。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种双波长激光器的结构框图；

图2是本实用新型实施例提供的一种双波长激光器的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的另一种双波长激光器的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

本实用新型实施例提供的一种双波长激光器，包括泵浦源、基频光产生模块以及倍频光输出模块；基频光产生模块设置于泵浦源的输出端，用于吸收泵浦源出射的泵浦光，输出基频光；倍频光输出模块设置于基频光产生模块的输出端，倍频光输出模块包括位置调整单元和沿输出光路方向依次排布的基频光二分之一波片、倍频晶体、第一基频光偏振片和倍频光偏振片，第一基频光偏振片和倍频光偏振片相对于光轴倾斜放置，位置调整单元用于将基频光二分之一波片、第一基频光偏振片和倍频光偏振片移入或移出光路；倍频光输出模块在位置调整单元将基频光二分之一波片和倍频光偏振片移出光路时输出基频光，在位置调整单元将第一基频光偏振片移出光路时输出倍频光。

本实用新型实施例中，通过泵浦源产生泵浦光，泵浦光被基频光产生模块吸收产生基频光，基频光经过倍频光输出模块时，通过位置调整单元移入或移出基频光二分之一波片、第一基频光偏振片和倍频光偏振片，可以选择性输出基频光或倍频光；当位置调整单元将基频光二分之一波片和倍频光偏振片移出光路，将第一基频光偏振片移入光路时，倍频光输出模块则输出基频光；当位置调整单元将第一基频光偏振片移出光路，基频光二分之一波片和倍频光偏振片移入光路时，倍频光输出模块则输出倍频光。本实用新型实施例提供的双波长激光器，可通过倍频光输出模块的位置调整单元灵活选择基频光输出还是倍频光输出，可实现基频光和倍频光自由切换且同轴输出，光路结构简单紧凑，使用操作灵活方便，可节约生产成本，降低使用难度。

以上是本实用新型的核心思想，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

图1是本实用新型实施例提供的一种双波长激光器的结构框图，如图1所示，该双波长激光器包括泵浦源100、基频光产生模块200以及倍频光输出模块300；基频光产生模块200设置于泵浦源100的输出端，用于吸收泵浦源100出射的泵浦光，输出基频光；倍频光输出模块300设置于基频光产生模块200的输出端，倍频光输出模块300包括位置调整单元301和沿输出光路方向依次排布的基频光二分之一波片302、倍频晶体303、第一基频光偏振片304和倍频光偏振片305，第一基频光偏振片304和倍频光偏振片305相对于光轴倾斜放置，位置调整单元301用于将基频光二分之一波片302、第一基频光偏振片304和倍频光偏振片305移入或移出光路。

具体的，本实施例提供的双波长激光器可以采用光泵浦的方式，泵浦源100可以是任何可使激光工作物质实现粒子数反转的激励光源，可选的，可以选择连续发射波长为808nm、878nm或885nm的光纤耦合半导体激光器，耦合光纤的芯径可以是100μm、200μm和400μm中的任意一种，功率可以是30W或者50W，泵浦源100用于产生泵浦光，并输出至基频光产生模块200。基频光产生模块200设置于泵浦源100的输出端，可以吸收泵浦源100产生的泵浦光，并将其调制成基频光进行输出。倍频光输出模块200可以通过位置调整单元301选择不同的光路进行基频光或倍频光输出，示例性的，位置调整单元301可以采用旋铁制成，通过位置调整单元301控制基频光二分之一波片302、第一基频光偏振片304和倍频光偏振片305移入或移出光路，可以实现基频光和倍频光的选择性输出。

倍频光输出模块300在位置调整单元301将基频光二分之一波片302和倍频光偏振片305移出光路时输出基频光，在位置调整单元301将第一基频光偏振片304移出光路时输出倍频光。用户可以通过位置调整单元301来调整倍频光输出模块300的输出光路，实现基频光和倍频光的选择性输出。若想要输出的光为基频光，可以控制位置调整单元301将基频光二分之一波片302和倍频光偏振片305移出光路，将第一基频光偏振片304移入光路即可，基频光产生模块200产生的基频光在倍频光输出模块300中经过倍频晶体303直接透射至第一基频光偏振片304，从倍频光输出模块300的输出端就可以得到基频光。若想要输出的光为倍频光，可以控制位置调整单元301将第一基频光偏振片304移出光路，基频光二分之一波片302和倍频光偏振片305移入光路，基频光产生模块200产生的基频光在倍频光输出模块300中首先经过基频光二分之一波片302后以预设偏振态射入倍频晶体303，产生的倍频光经过倍频光偏振片305从倍频光输出模块300的输出端输出，这时倍频光输出模块300输出的就是倍频光。本实用新型实施例提供的双波长激光器，可通过倍频光输出模块300的位置调整单元301灵活选择基频光输出还是倍频光输出，可实现基频光和倍频光自由切换且同轴输出，光路结构简单紧凑，使用操作灵活方便，可节约生产成本，降低用户使用难度。

图2是本实用新型实施例提供的一种双波长激光器的结构示意图，如图2所示，可选的，基频光产生模块200可以包括反射镜201、调Q单元202、泵浦镜203、激光晶体204、第二基频光偏振片205以及输出镜206；泵浦镜203、激光晶体204、第二基频光偏振片205以及输出镜206沿第一方向x排列，反射镜201、调Q单元202以及泵浦镜203沿第二方向y排列，第一方向x和第二方向y交叉，第一方向x平行于光轴，第二基频光偏振片205相对于光轴倾斜设置；泵浦源100出射的泵浦光入射至泵浦镜203发生透射，被激光晶体204吸收并激发出基频光，基频光在反射镜201和输出镜206形成的光学腔中传输，并在调Q单元202的调制下形成脉冲的基频光由输出镜206输出。可选的，反射镜201表面可以镀有基频光高反膜，泵浦镜203的表面可以镀有泵浦光减反膜和基频光高反膜，输出镜206的表面可以镀有基频光半透半反膜。

从泵浦源100出射的泵浦光首先到达基频光产生模块200的泵浦镜203，泵浦镜203的表面镀有泵浦光减反膜，使得泵浦光可以尽可能多地从泵浦镜203透射至激光晶体204。激光晶体204受泵浦光所激发，产生的基频光经过第二偏振片205到达输出镜206。输出镜206可以为平面镜，其表面镀有基频光半透半反膜，具体透过率和反射率可以根据实际情况选择，基频光在输出镜206的入射面发生反射，随后在输出镜206和反射镜201形成的光学腔内传输。可选的，泵浦镜203可以为平面镜，泵浦镜203与光轴呈10°～45°夹角，泵浦镜203的表面还镀有基频光高反膜，泵浦镜203用于改变光学腔内基频光的光路走向。反射镜201，可以为平面镜，其表面镀有基频光高反膜，用于全反射基频光。调Q单元202可以采用主动调Q方式，可以选择声光Q开关或者电光Q开关，可选的，本实用新型实施例提供的双波长激光器可以实现重复频率1Hz-1000Hz可调，调Q获得基频光与倍频光脉宽均小于10ns，在调Q单元202的调制下形成的高重频高单脉冲能量的基频光经过输出镜206透射输出。

本实用新型实施例提供的双波长激光器，首先泵浦源产生的泵浦光经过泵浦镜发生透射后入射至激光晶体，被激光晶体吸收并激发出基频光；其次基频光在反射镜和输出镜形成的光学腔中传输，并在调Q单元的调制下形成高重频高单脉冲能量的基频光，由输出镜输出；最后基频光经过倍频光输出模块时，通过位置调整单元移入或移出基频光二分之一波片、第一基频光偏振片和倍频光偏振片，可以选择输出基频光或倍频光。本实用新型实施例提供的双波长激光器，可通过倍频光输出模块的位置调整单元灵活选择基频光输出还是倍频光输出，实现高重频高单脉冲能量的基频光和倍频光自由切换且同轴输出。

继续参考图2，可选的，基频光产生模块200还可以包括补偿透镜207，补偿透镜207可以设置于反射镜201和调Q单元202之间，用于补偿激光晶体204热效应导致的光斑形变。补偿透镜207可以为凸面镜，可以设置在由反射镜201和输出镜206形成的光学腔内，具体可以设置在反射镜201和调Q单元202之间，用于补偿激光晶体204的热效应，提高基频光基模体积，保证基频光为TEM00模输出。

可选的，第一基频光偏振片304、第二基频光偏振片205、基频光二分之一波片302和倍频光偏振片305与光轴的夹角可以为布儒斯特角，用于滤掉垂直方向偏振光。

可选的，第一基频光偏振片304的厚度可以大于倍频光偏振片305的厚度，用于补偿基频光与倍频光通过偏振片的光路偏移。

可选的，激光晶体204可以包括晶体掺钕钇铝石榴石Nd:YAG晶体、掺钕钒酸钇Nd:YVO4晶体、掺钕钒酸钆Nd:GdVO4晶体、掺钕氟化锂钇Nd:YLF晶体、掺钕铝酸钇Nd:YAP晶体中的任意一种，示例性的，产生的基频光可以是1064nm、1319nm、1338nm、1342nm、946nm、914nm等谱线光，对应的倍频光可以是532nm、659.5nm、669nm、671nm、473nm、457nm等，但不局限于所列举谱线，包括其他激光晶体辐射谱线的基频光和倍频光，本实用新型实施例对此不作限定。激光晶体204的工作物质的掺杂浓度可以为0.1％-0.5％，激光晶体204的尺寸大小可以为3mm×3mm×15mm或者3mm×3mm×20mm。倍频晶体303可以包括磷酸钛氧钾晶体、磷酸钛氧铷晶体、三硼酸锂晶体或偏硼酸钡晶体中的任意一种，倍频晶体303的尺寸大小可以为3mm×3mm×12mm、3mm×3mm×15mm和3mm×3mm×20mm中的任意一种，可以采用临界相位匹配或非临界相位匹配。

继续参考图2，可选的，该双波长激光器还可以包括设置于泵浦源100和基频光产生模块200之间的准直透镜400和聚焦透镜500，准直透镜400和聚焦透镜500的表面镀有泵浦光减反膜，准直透镜400和聚焦透镜500的焦距比在1：1～1：3之间，可以使得泵浦源100输出的泵浦光经过光纤600后光斑按比例耦合进激光晶体204即可。

图3是本实用新型实施例提供的另一种双波长激光器的结构框图，如图3所示，可选的，该双波长激光器还可以包括散热模块700，泵浦源100、基频光产生模块200以及倍频光输出模块300均位于同一底板(图3中未示出)上，散热模块700通过风冷或水冷为泵浦源100、基频光产生模块200和倍频光输出模块300散热。

本实用新型实施例中，通过泵浦源产生泵浦光，泵浦光被基频光产生模块吸收，产生基频光，基频光经过倍频光输出模块时，通过位置调整单元移入或移出基频光二分之一波片、第一基频光偏振片和倍频光偏振片，可以选择输出基频光或倍频光；当位置调整单元将基频光二分之一波片和倍频光偏振片移出光路，将第一基频光偏振片移入光路时，倍频光输出模块则输出基频光；当位置调整单元将第一基频光偏振片移出光路，基频光二分之一波片和倍频光偏振片移入光路时，倍频光输出模块则输出倍频光。本实用新型实施例提供的双波长激光器，可通过倍频光输出模块的位置调整单元灵活选择基频光输出还是倍频光输出，可实现基频光和倍频光自由切换且同轴输出，光路结构简单紧凑，使用操作灵活方便，可节约生产成本，降低用户使用难度。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种双波长激光器，其特征在于，包括泵浦源、基频光产生模块以及倍频光输出模块；

所述基频光产生模块设置于所述泵浦源的输出端，用于吸收所述泵浦源出射的泵浦光，输出基频光；

所述倍频光输出模块设置于所述基频光产生模块的输出端，所述倍频光输出模块包括位置调整单元和沿输出光路方向依次排布的基频光二分之一波片、倍频晶体、第一基频光偏振片和倍频光偏振片，所述第一基频光偏振片和所述倍频光偏振片相对于光轴倾斜放置，所述位置调整单元用于将所述基频光二分之一波片、所述第一基频光偏振片和所述倍频光偏振片移入或移出光路；

所述倍频光输出模块在所述位置调整单元将所述基频光二分之一波片和所述倍频光偏振片移出光路时输出所述基频光，在所述位置调整单元将所述第一基频光偏振片移出光路时输出倍频光。

2.根据权利要求1所述的双波长激光器，其特征在于，所述基频光产生模块包括反射镜、调Q单元、泵浦镜、激光晶体、第二基频光偏振片以及输出镜；

所述泵浦镜、所述激光晶体、所述第二基频光偏振片以及所述输出镜沿第一方向排列，所述反射镜、所述调Q单元以及所述泵浦镜沿第二方向排列，所述第一方向和所述第二方向交叉，所述第一方向平行于所述光轴，所述第二基频光偏振片相对于所述光轴倾斜设置；

所述泵浦源出射的所述泵浦光入射至所述泵浦镜发生透射，被所述激光晶体吸收并激发出所述基频光，所述基频光在所述反射镜和所述输出镜形成的光学腔中传输，并在所述调Q单元的调制下形成脉冲的基频光由所述输出镜输出。

3.根据权利要求2所述的双波长激光器，其特征在于，所述基频光产生模块还包括补偿透镜，所述补偿透镜设置于所述反射镜和所述调Q单元之间，用于补偿所述激光晶体热效应导致的光斑形变。

4.根据权利要求2所述的双波长激光器，其特征在于，所述反射镜表面镀有基频光高反膜，所述泵浦镜的表面镀有泵浦光减反膜和基频光高反膜，所述输出镜的表面镀有基频光半透半反膜。

5.根据权利要求2所述的双波长激光器，其特征在于，所述泵浦镜为平面镜，所述泵浦镜与所述光轴呈10°～45°夹角。

6.根据权利要求2所述的双波长激光器，其特征在于，所述第一基频光偏振片、所述第二基频光偏振片、所述基频光二分之一波片和所述倍频光偏振片与所述光轴的夹角为布儒斯特角。

7.根据权利要求1所述的双波长激光器，其特征在于，还包括设置于所述泵浦源和所述基频光产生模块之间的准直透镜和聚焦透镜，所述准直透镜和所述聚焦透镜的表面镀有泵浦光减反膜，所述准直透镜和所述聚焦透镜的焦距比在1：1～1：3之间。

8.根据权利要求1所述的双波长激光器，其特征在于，所述第一基频光偏振片的厚度大于所述倍频光偏振片的厚度。

9.根据权利要求2所述的双波长激光器，其特征在于，所述激光晶体包括晶体掺钕钇铝石榴石晶体、掺钕钒酸钇晶体、掺钕钒酸钆晶体、掺钕氟化锂钇晶体、掺钕铝酸钇晶体中的任意一种，所述倍频晶体包括磷酸钛氧钾晶体、磷酸钛氧铷晶体、三硼酸锂晶体或偏硼酸钡晶体中的任意一种。

10.根据权利要求1所述的双波长激光器，其特征在于，还包括散热模块，所述泵浦源、所述基频光产生模块以及所述倍频光输出模块均位于同一底板上，所述散热模块通过风冷或水冷为所述泵浦源、所述基频光产生模块和所述倍频光输出模块散热。

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