CN216750639U - 一种三波长单通道飞秒激光器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种三波长单通道飞秒激光器，包括：架体：所述架体一端设有出光口；激光器：所述激光器安装在架体上，且位于架体远离所述出光口一端，所述激光器输出端指向所述出光口，用于发射沿第一方向延伸的基频激光；倍频反射机构：位于所述激光器与所述出光口之间，其包括第一倍频反射部和第二倍频反射部，所述第一倍频反射部用于将激光器发射的基频激光转化为二倍频激光后从出光口射出；所述第二倍频反射部与所述第一倍频反射部配合，用于将激光器发射的基频激光转化为三倍频激光后从出光口射出。

Description

一种三波长单通道飞秒激光器

技术领域

本公开涉及激光领域，具体涉及一种三波长单通道飞秒激光器。

背景技术

随着激光的不断发展，现有的飞秒激光器已经有了越来越多的应用场景，如：精密医疗器械的切割钻孔、航空叶片、汽车发动机喷油嘴钻孔、5G材料加工，LCD/OLED修复等。不同的产品对飞秒激光波长有着不同的要求，尤其是兼具三种波长光的输出更是能够满足多种加工需求，提高生产效率，而且还能节省成本。

传统飞秒激光器对三种波长激光输出需要三个不同的出光口，每次切换输出的激光后都需要定位调整，降低工作效率。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种三波长单通道飞秒激光器，包括：

架体：所述架体一端设有出光口；

激光器：所述激光器安装在架体上，且位于架体远离所述出光口一端，所述激光器输出端指向所述出光口，用于发射沿第一方向延伸的基频激光；

倍频反射机构：位于所述激光器与所述出光口之间，包括第一倍频反射部和第二倍频反射部，所述第一倍频反射部用于将激光器发射的基频激光转化为二倍频激光后从所述出光口射出；所述第二倍频反射部与所述第一倍频反射部配合，用于将激光器发射的基频激光转化为三倍频激光后从所述出光口射出。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述第一倍频反射部，包括沿第二方向分布的第一组合反射镜和第二组合反射镜，所述第一组合反射镜可沿第二方向滑动，所述第二组合反射镜可沿第一方向滑动，，所述第二方向垂直于所述第一方向；所述第一组合反射镜和第二组合反射镜之间设有二倍频晶体；

激光器发出的基频激光经过所述第一组合反射镜反射至所述二倍频晶体，发出的二倍频激光经过所述第二组合反射镜反射至所述出光口。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述第一组合反射镜为双面镜片，包括第一支端和第二支端；所述第二组合反射镜为双面镜片，包括第三支端和第四支端；

所述激光器发出的基频激光依次经过所述第一支端外壁、所述二倍频晶体、所述第三支端内壁、所述第四支端内壁和所述第二支端外壁，反射出的二倍频激光由所述出光口射出。

根据本申请实施例提供的技术方案，第二倍频反射部包括三倍频晶体、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜；所述三倍频晶体位于所述第二组合反射镜远离所述二倍频晶体一侧；

当所述第二组合反射镜沿所述第一方向滑动时，所述激光器发出的基频激光可依次经过所述二倍频晶体、所述三倍频晶体、所述第一反射镜、所述第二反射镜及所述第三反射镜反射至所述出光口。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述第一反射镜位于所述三倍频晶体沿第二方向且远离所述第二组合反射镜一侧；所述第二反射镜位于所述第一反射镜沿所述第一方向一侧；所述第三反射镜位于所述第二反射镜沿所述第二方向一侧，且在所述第一组合反射镜与所述出光口之间。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述第三反射镜可沿所述第二方向滑动；当所述第一组合反射镜和所述第三反射镜一同沿所述第二方向滑动后，所述激光器发出的基频激光可直接通过所述出光口射出。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述第一组合反射镜、所述第二组合反射镜、及所述第三发射镜通过驱动部驱动；所述第三反射镜与所述出光口之间设有探测机构，所述探测机构与所述驱动部连接。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述探测机构包括石英片和四象限探测器，所述石英片位于所述第三反射镜与所述出光口之间，所述四象限探测器位于所述石英片一端，可将探测信息反馈给所述驱动部，用于根据石英片反射的光，调整所述第三反射镜的位置。

本发明的有益效果：本申请公开一种三波长单通道飞秒激光器，以架体为基础，所述架体一端设有出光口，另一端设有激光器；所述激光器与所述出光口之间设有两组倍频反射部，分别为第一倍频反射部和第二倍频反射部。当需要基频激光时，所述激光器工作，输出的基频激光直接从出光口射出；当需要二倍频激光时，所述激光器工作，输出的基频激光通过第一倍频反射部后转化为二倍频激光，且通过出光口射出；当需要三倍频激光时，所述激光器工作，输出的基频激光通过第一倍频反射部和第二倍频反射部后转化为三倍频激光，且通过出光口射出。实现了三种不通频率，波长的光从同一出光口射出，无需重新定位，提高工作效率。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本申请的一种三波长单通道飞秒激光器的一种实施例示意图；

图2是本申请的一种三波长单通道飞秒激光器的第一组合反射镜示意图；

图3是本申请的一种三波长单通道飞秒激光器的第二组合反射镜示意图；

1、激光器；2、第一组合反射镜；2-1、第一支端；2-2、第二支端；3、第一半波片；4、二倍频晶体；5、第二组合反射镜；5-1、第三支端；5-2、第四支端；6、第二半波片；7、三倍频晶体；8、第一反射镜；9、第二反射镜；10、第三反射镜；11、石英片；12、第二四象限探测器；13、第三四象限探测器；14、第一四象限探测器；15、出光口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请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相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1所示，本申请提出一种三波长单通道飞秒激光器，包括：

架体：所述架体一端设有出光口15；

激光器1：所述激光器1安装在架体上，且位于架体远离所述出光口15一端，所述激光器1输出端指向所述出光口15，用于发射沿第一方向延伸的基频激光；

倍频反射机构：位于所述激光器1与所述出光口15之间，其包括第一倍频反射部和第二倍频反射部，所述第一倍频反射部用于将所述激光器1发射的基频激光转化为二倍频激光后从所述出光口15射出；所述第二倍频反射部用于将所述激光器1发射的基频激光转化为三倍频激光后从所述出光口15射出。

其中，所述激光器1为红外飞秒激光器1，输出激光脉冲宽度<400fs，偏振态为线偏振，从红外飞秒激光器1输出光波长为1030nm，当需要基频激光时，所述激光器1工作，输出的基频激光直接从所述出光口15射出；当需要二倍频激光时，所述激光器1工作，输出的基频激光通过所述第一倍频反射部后转化为二倍频激光，且通过所述出光口15射出；当需要三倍频激光时，所述激光器1工作，输出的基频激光通过所述第一倍频反射部和所述第二倍频反射部后转化为三倍频激光，且通过所述出光口15射出。实现了三种不通频率，波长的光从同一出光口射出，无需重新定位，提高工作效率。

进一步地，所述第一倍频反射部，包括沿第二方向分布的第一组合反射镜2和第二组合反射镜5，所述第一组合反射镜2可沿第二方向滑动，所述第二组合反射镜5可沿第一方向滑动，所述第二方向垂直于所述第一方向；所述第一组合反射镜2和所述第二组合反射镜5之间设有二倍频晶体4。

其中，如图2和图3所示，所述第一组合反射镜2呈V型且为双面镜片，包括第一支端2-1和与之垂直的第二支端2-2；所述第二组合反射镜5呈V型且为双面镜片，包括第三支端5-1和与之垂直第四支端5-2。所述二倍频晶体4安装在所述第一支端2-1和第三支端5-1之间，且所述第一支端2-1与所述二倍频晶体4之间设有第一半波片3。

工作原理：当所述激光器1输出波长为1030nm的红外光，所述红外光经过所述第一支端2-1的外壁反射到所述第一半波片3和所述二倍频晶体4上，所述第一半波片3中心波长为基频光，通过转动所述第一半波片3的角度和二倍频晶体4的俯仰与偏转，可以获得最大绿光光强，波长为515nm，所述绿光依次通过第三支端5-1内壁、第四支端5-2内壁和第二支端2-2外壁反射至出光口15。

进一步地，第二倍频反射部包括三倍频晶体7、第一反射镜8、第二反射镜9、第三反射镜10；所述三倍频晶体7位于所述第二组合反射镜5远离所述二倍频晶体4一侧。

其中，所述第一反射镜8位于所述三倍频晶体7沿第二方向且远离所述第二组合反射镜5一侧；所述第二反射镜9位于所述第一反射镜8沿所述第一方向一侧；所述第三反射镜10位于所述第二反射镜9沿所述第二方向一侧，且在所述第一组合反射镜2与所述出光口15之间。具体地，所述第一反射镜8、所述第二反射镜9和所述第三反射镜10与所述第一方向的夹角均为45°具体地，所述第一反射镜8、所述第二反射镜9和所述第三反射镜10均为紫外高反_。

所述二倍频晶体4与所述三倍频晶体7之间还设有第二半波片6，且所述第一半波片3、所述二倍频晶体4、所述第二半波片6、所述三倍频晶体7沿第二方向平行排布。

工作原理；所述激光器1输出波长为1030nm的红外光，当所述第二组合反射镜5沿所述第一方向滑动时，所述红外光可依次经过所述第一半波片3、所述二倍频晶体4、所述第二半波片6和所述三倍频晶体7，所述第二半波片6为中心波长515nm，通过转动所述第一半波片3和所述第二半波片6的角度和二倍频晶体4和三倍频晶体7的俯仰与偏转，可以获得最大紫外光强，所述紫外波长为343nm，所述紫外通过所述第一反射镜8、所述第二反射镜9、所述第三反射镜10反射至所述出光口15，输出紫外。

进一步地，所述第三反射镜10可沿第二方向滑动；当所述第一组合反射镜2和所述第三反射镜10一同沿第二方向滑动后，所述激光器1发出的波长为1030nm的红外可直接通过所述出光口15射出。

其中，所述第一组合反射镜2、所述第二组合反射镜5、和所述第三发射镜10通过驱动部驱动，所述驱动部为电机。

工作原理：红外激光输出运动方式为：电机驱动所述第一组合反射镜2向上移动，所述第三反射镜10向上移动。

绿光激光输出运动方式为：电机驱动第一组合反射镜2向下移动，第二组合反射镜5向左移动。

紫外激光输出运动方式为：电机驱动第一组合反射镜2向下移动，第三反射镜10向下移动。以上所涉及的上下左右方向为图1箭头指示方向

进一步地，所述第三反射镜10与所述出光口15之间设有探测机构，所述探测机构与所述电机连接。所述探测机构包括石英片11和第一四象限探测器14，所述石英片11位于所述第三反射镜10与所述出光口15之间，所述四象限探测器位于所述石英片11一端，可将探测信息反馈给所述驱动部，石英片11不会影响红外飞秒激光的脉冲宽度、光谱、重复频率等指标，石英片11虽然会分出很弱的一束光，但对整体瓦量级的功率而言可忽略不计。

工作原理：根据石英片11反射的光，进入所述第一四象限探测器14，所述第一四象限探测器14检测光源位置，进而通过电机调整所述第三反射镜10的位置，直至所述石英片11反射的光位于预设位置上，保证红外输出位置不发生偏差。

优选地，所述第一反射镜8和第二反射镜9背离激光光源一端分别设有第二四象限探测器12和第三四象限探测器13，所述第二四象限探测器12和第三四象限探测器13均可将探测信息反馈给所述电机，所述电机接收探测信息对应调整所述第一组合反射镜2和第二组合反射镜5的位置，进而用于对紫外和绿光进行纠偏。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (8)

1.一种三波长单通道飞秒激光器，其特征在于：包括：

架体：所述架体一端设有出光口(15)；

激光器(1)：所述激光器(1)安装在架体上，且位于架体远离所述出光口(15)一端，所述激光器(1)输出端指向所述出光口(15)，用于发射沿第一方向延伸的基频激光；

倍频反射机构：位于所述激光器(1)与所述出光口(15)之间，包括第一倍频反射部和第二倍频反射部，所述第一倍频反射部用于将所述激光器(1)发射的基频激光转化为二倍频激光后从所述出光口(15)射出；所述第二倍频反射部与所述第一倍频反射部配合，用于将所述激光器(1)发射的基频激光转化为三倍频激光后从所述出光口(15)射出。

2.根据权利要求1所述的一种三波长单通道飞秒激光器，其特征在于：所述第一倍频反射部，包括沿第二方向分布的第一组合反射镜(2)和第二组合反射镜(5)，所述第一组合反射镜(2)可沿第二方向滑动，所述第二组合反射镜(5)可沿第一方向滑动，所述第二方向垂直于所述第一方向；所述第一组合反射镜(2)和所述第二组合反射镜(5)之间设有二倍频晶体(4)；

所述激光器(1)发出的基频激光经过所述第一组合反射镜(2)反射至所述二倍频晶体(4)，发出的二倍频激光经过所述第二组合反射镜(5)反射至所述出光口(15)。

3.根据权利要求2所述的一种三波长单通道飞秒激光器，其特征在于：所述第一组合反射镜(2)为双面镜片，包括第一支端(2-1)和第二支端(2-2)；所述第二组合反射镜(5)为双面镜片，包括第三支端(5-1)和第四支端(5-2)；

所述激光器(1)发出的基频激光依次经过所述第一支端(2-1)外壁、所述二倍频晶体(4)、所述第三支端(5-1)内壁、所述第四支端(5-2)内壁和所述第二支端(2-2)外壁，反射出的二倍频激光由所述出光口(15)射出。

4.根据权利要求2所述的一种三波长单通道飞秒激光器，其特征在于：第二倍频反射部包括三倍频晶体(7)、第一反射镜(8)、第二反射镜(9)、第三反射镜(10)；所述三倍频晶体(7)位于所述第二组合反射镜(5)远离所述二倍频晶体(4)一侧；

当所述第二组合反射镜(5)沿所述第一方向滑动时，所述激光器(1)发出的基频激光可依次经过所述二倍频晶体(4)、所述三倍频晶体(7)、所述第一反射镜(8)、所述第二反射镜(9)及所述第三反射镜(10)反射至所述出光口(15)。

5.根据权利要求4所述的一种三波长单通道飞秒激光器，其特征在于：所述第一反射镜(8)位于所述三倍频晶体(7)沿第二方向且远离所述第二组合反射镜(5)一侧；所述第二反射镜(9)位于所述第一反射镜(8)沿所述第一方向一侧；所述第三反射镜(10)位于所述第二反射镜(9)沿所述第二方向一侧，且在所述第一组合反射镜(2)与所述出光口(15)之间。

6.根据权利要求5所述的一种三波长单通道飞秒激光器，其特征在于：所述第三反射镜(10)可沿所述第二方向滑动；当所述第一组合反射镜(2)和所述第三反射镜(10)一同沿所述第二方向滑动后，所述激光器(1)发出的基频激光可直接通过所述出光口(15)射出。

7.根据权利要求6所述的一种三波长单通道飞秒激光器，其特征在于：所述第一组合反射镜(2)、所述第二组合反射镜(5)及所述第三反射镜(10)通过驱动部驱动；所述第三反射镜(10)与所述出光口(15)之间设有探测机构，所述探测机构与所述驱动部连接。

8.根据权利要求7所述的一种三波长单通道飞秒激光器，其特征在于：所述探测机构包括石英片(11)和四象限探测器，所述石英片(11)位于所述第三反射镜(10)与所述出光口(15)之间，所述四象限探测器位于所述石英片(11)一端，可将探测信息反馈给所述驱动部，用于根据石英片(11)反射的光，调整所述第三反射镜(10)的位置。

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