CN219321803U - 一种激光器倍频换点装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种激光器倍频换点装置；包括前反射镜、倍频晶体、后反射镜、激光反射镜，基频光在前反射镜、倍频晶体、激光反射镜及后反射镜组成的腔室内进行振荡产生倍频光，还包括位于光路上的旋转换点机构，旋转换点机构包括第一透光镜片和第一旋转轴，第一透光镜片设置在第一旋转轴上，第一旋转轴连接有用于驱动第一透光镜片转动以改变基频光与第一透光镜片之间的夹角的第一驱动单元。本实用新型结构简单，操作方便，透光镜片旋转，基频光在倍频晶体上的工作点随之改变，联动改变的光路补偿机构的透光镜片补偿输出光路的位置变化，保证在不影响激光器输出参数以及增加人工调节难度的条件下有效提高激光器整体寿命。

Description

一种激光器倍频换点装置

技术领域

本实用新型涉及光学技术领域，尤其涉及一种激光器倍频换点装置，通过旋转透镜改变倍频晶体的工作位置以提高激光器的使用寿命。

背景技术

倍频晶体输出的是短波长激光，单光子能量大，倍频晶体长时间出光，倍频晶体端面会由正常状态到微损伤状态再到宏观损伤，从而导致激光器输出功率逐渐衰减直到无功率，全自动倍频移点就是激光器控制软件设定好倍频晶体使用的出光时间，当正常使用的时间(倍频晶体出现微损伤之前)到了之后直接换倍频晶体的出入射光的位置，有效的避免晶体的损坏，延长激光器的使用寿命。

目前常见的倍频移点技术分为两种，一种是通过在倍频晶体座下方使用滑台与电机使得倍频晶体能够垂直于光路移动，但该方法问题在于换点系统中存在晶体非线性轴，晶体移动轴和光轴三个重要轴向需要统一，不仅对电机的精度要求大，同时对于调节人员的要求高，且该系统散热只能依靠半导体散热板，无法与腔体整体温度匹配。另一种是使用不同厚度的融石英玻璃进行激光的位置调节，如专利CN101604814A公开了一种紫外倍频激光器及其移点方法，该方法的问题在于为了保证换点效率，需要控制玻璃厚度与折射率在一定范围内，在多波长工作中会因为厚度对激光工作的稳定性造成损伤，同时，该换点方式在更换点位时必须关闭激光器，在某些连续使用激光器场合会造成不必要的冗余。

因此，亟需一种激光器倍频换点装置来解决上述问题。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种激光器倍频换点装置，包括前反射镜、倍频晶体、后反射镜、激光反射镜，基频光在所述前反射镜、倍频晶体、激光反射镜及后反射镜组成的腔室内进行振荡产生倍频光，所述倍频换点装置还包括位于光路上的旋转换点机构，所述旋转换点机构包括第一透光镜片和第一旋转轴，所述第一透光镜片设置在所述第一旋转轴上，所述第一旋转轴连接有用于驱动所述第一透光镜片转动以改变基频光与第一透光镜片之间的夹角的第一驱动单元。

进一步地，所述第一透光镜片的边缘与所述第一旋转轴连接，所述第一透光镜片的平面与所述第一旋转轴平行。

进一步地，还包括位于光路上的用于补偿光路偏折的光路补偿机构，所述光路补偿机构包括第二透光镜片和第二旋转轴，所述第二透光镜片设置在所述第二旋转轴上，所述第二旋转轴连接有用于驱动所述第二透光镜片旋转的第二驱动单元。

进一步地，还包括传动机构，所述传动机构与所述第一旋转轴以及所述第二旋转轴连接。

进一步地，所述第二透光镜片与所述第一透光镜片相同，所述第一透光镜片与所述第二透光镜片的旋转方向相反、旋转角度相同。

进一步地，所述旋转换点机构设置在所述腔室内，所述光路补偿机构设置在所述腔室内或所述腔室外侧。

进一步地，所述光路补偿机构设置在所述后反射镜和所述倍频晶体之间的光路上。

进一步地，所述第一透光镜片的厚度≤2mm。

进一步地，所述倍频晶体包括并排设置的二倍频晶体和三倍频晶体，所述三倍频晶体靠近所述旋转换点机构设置。

进一步地，所述旋转换点机构还包括固定座，所述固定座设置在腔室上，所述固定座上连接有所述旋转轴。

本实用新型的激光器倍频换点装置的工作原理是，光路在前反射镜、倍频晶体、激光反射镜及后反射镜组成的腔室内进行振荡产生倍频后的光束(下称倍频光)，在光路上设置旋转换点机构，通过转动第一透光镜片改变基频光与第一透光镜片之间的角度，可以使得基频光在旋转换点机构的第一透光镜片中发生折射平行位移至倍频晶体其他工作点位，保证激光器的正常运行，延长激光器的使用寿命；在光路上设置联动调控的旋转换点机构和光路补偿机构，光路补偿机构用于对经过旋转换点机构偏折的倍频光的光路进行补偿，使得不改变输出光路的位置，保持输出光路位置不变，在旋转换点机构和光路补偿机构之间设置传动机构，可联动调控两个透光镜片旋转，提高调节精度。

本实用新型由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下有益效果：

本实用新型提供的激光器倍频换点装置，结构简单，操作方便，采用旋转换点机构和光路补偿机构联动，使得倍频晶体的工作点位在达到使用寿命后，系统会自动启动驱动单元使得旋转换点机构及光路补偿机构的透光镜片旋转，基频光在倍频晶体上的工作点随之改变，无需关闭激光器，第二透光镜片用于补偿光路偏折，同时由于基频光与倍频晶体的角度没有改变，对激光输出功率没有影响，且联动改变的光路补偿机构的透光镜片补偿输出光路的位置变化，保证在不影响激光器输出参数以及增加人工调节难度的条件下有效提高激光器整体寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型激光器倍频换点装置的光路图；

图2为本实用新型激光器倍频换点装置的工作示意图；

图3为本实用新型旋转换点机构的结构示意图。

1-后反射镜；2-前反射镜；3-激光反射镜；4-倍频晶体；41-二倍频晶体；42-三倍频晶体；5-旋转换点机构；51-第一透光镜片；52-固定座；53-第一旋转轴；54-第一驱动单元；55-传动机构；6-光路补偿机构。

具体实施方式

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，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，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。附图中，为清晰可见，可能放大了某部分的尺寸及相对尺寸。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“相连”应做广义解释，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通的技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“中心”、“水平”、“竖直”、“顶”、“底”、“内”、“外”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

本实用新型提供了一种激光器倍频换点装置，包括前反射镜2、倍频晶体4、后反射镜1、激光反射镜3，基频光在所述前反射镜2、倍频晶体4、激光反射镜3及后反射镜1组成的腔室内进行振荡产生倍频光输出至下一场所，所述倍频换点装置还包括位于光路上的旋转换点机构5，如说明书附图1所示，为本申请的光路示意图；所述旋转换点机构5包括第一透光镜片51、第一旋转轴53和第一驱动单元54，如说明书附图3所示，所述第一透光镜片51设置在所述第一旋转轴53上，所述第一旋转轴53设置在所述第一驱动单元54的输出端，其中，所述第一驱动单元54可以采用手动或电动方式进行调节，具体的，所述第一驱动单元54可以是用于手动调节的旋钮，也可以是电机，本实施例中，所述第一驱动单元54为电机，启动第一驱动单元54，带动第一旋转轴53转动，进而可以带动第一透光镜片51转动以改变基频光与第一透光镜片51之间的夹角，进而可以使基频光在倍频晶体4内平移至其他的工作点位；所述倍频晶体4包括并排设置的二倍频晶体41和三倍频晶体42，所述三倍频晶体42靠近所述旋转换点机构5设置；优选的，所述旋转换点机构5还包括固定座52，通过固定座52设置在腔室内，所述固定座52上连接有所述第一旋转轴53。

优化实施方式，旋转第一透光镜片51后，当基频光以一定角度射入第一透光镜片51后，光路会发生偏折，进而导致输出激光偏离原有的输出光路，在光路上还设置有用于补偿光路偏折的光路补偿机构6，本实施例中，光路补偿机构6和旋转换点机构5的结构相同，但分布位置不同，所述光路补偿机构6包括第二透光镜片和第二旋转轴，所述第二透光镜片设置在所述第二旋转轴上，所述第二旋转轴连接有用于驱动所述第二透光镜片旋转的第二驱动单元，光路补偿机构可以参考说明书附图3所示的旋转换点机构，在此不再赘述。

具体的，所述旋转换点机构5设置在所述腔室内，所述旋转换点机构5位于倍频晶体4与前反射镜2之间，图中省略了部分谐振腔起振结构，基频光在前反射镜2与后反射镜1之间经过倍频晶体4振荡产生倍频光，基频光经倍频晶体振荡产生倍频光的方向与基频光的出光方向呈一定夹角，倍频光经光路补偿机构6后射出，所述光路补偿机构6设置在所述腔室内或所述腔室外侧，所述光路补偿机构6可以设置在腔室外侧，则光路补偿机构6位于倍频光输出光路上，用于补偿光路因为光折射产生的偏移，使得输出激光的位置不变；所述光路补偿机构6还可以设置在腔室内侧，此时光路补偿机构6位于后反射镜1和倍频晶体4之间的光路上，用于补偿光路因为光折射产生的偏移，使得输出激光的位置不变。本实施例中，如说明书附图1所示，所述光路补偿机构6位于所述腔室外侧。

优化实施方式，所述旋转换点机构5和所述光路补偿机构6的结构相同，但布设位置不同，激光器默认状态即所述倍频换点装置处于默认状态时，所述第一透光镜片51和第二透光镜片调节至校准位置，此时第一透光镜片51和第二透光镜片与倍频晶体4工作面平行，与基频光垂直，对光路没有偏折作用，无需光路补偿，激光器工作在设定的默认点位，此时，基频光通过倍频晶体4的其中一个工作点位。

细化实施方式，对应激光器默认状态以及换点状态，所述第一透光镜片51具有默认位和换点位，位于所述默认位时，所述旋转换点机构5的第一透光镜片与所述倍频晶体4的工作面平行，与基频光垂直，此时，光路没有折射，也没有因为折射产生偏移，故而无需补偿光路，所述光路补偿机构6的第二透光镜片也保持与所述倍频晶体4的工作面平行，与基频光垂直，保证输出激光的光路不变；当激光器的倍频晶体4在监测下工作到一定时间或发现激光器输出的倍频激光功率异常时，启动旋转换点机构5的电机，电机带动第一旋转轴53转动，进而带动第一透光镜片51旋转，使得第一透光镜片51相对激光器基频光的角度改变，如说明书附图2所示，A为第一透光镜片位于默认位时的光路示意图，B为第一透光镜片旋转一定角度的光路图，C为第一透光镜片旋转一定角度的示意图，当旋转换点机构5的第一透光镜片旋转后，基频光将平行位移至倍频晶体4的其他工作点位，此时，基频光在旋转换点机构5的第一透光镜片51中发生折射导致光路偏移，在旋转换点机构5的第一透光镜片51旋转的同时，光路补偿机构6的第二透光镜片在对应电机的驱动下旋转，当第二透光镜片和第一透光镜片相同时，可以朝相反的方向旋转相同的角度，即两个透光镜片旋转对称的相同角度，补偿光路偏折，保证输出激光的中心位置不变。

当然，激光器默认状态下，第一透光镜片51也可以与基频光之间有一定的夹角，使得基频光通过倍频晶体4的其中一个工作点位，此时，光路有偏折，通过旋转第二透光镜片来补偿光路保证输出激光位置不变，本实施例中，对激光器默认状态下第一透光镜片的旋转位置不做限制。

在一些实施例中，所述第二透光镜片和所述第一透光镜片不同，如折射率、厚度或材质不同，则对光路的偏折距离不同，可以根据实际的偏折参数，设定第二透光镜片相对于第二透光镜片旋转所需补偿光路的旋转角度，来进行光路补偿。

在一些实施例中，在不阻挡光路情况下，可以采用多轴旋转装置来取代本实施例中的单个旋转轴转动方式，若以光轴为Z轴，本实施例中只可在xy平面的一个轴上更变工作点位，如果体积上允许，可以采用其他机械结构使得各透光镜片能够以x轴或y轴两个轴旋转，将一维的换点轨迹变为二维的倍频晶体工作面随意换点，增加更多的工作点位，倍频晶体工作表面够大时，多轴旋转装置可以提供更多的工作点位来延长激光器的使用寿命。

优化实施方式，所述旋转换点机构5和所述光路补偿机构6可以在各自的电机驱动下进行调控，将各电机连入控制系统，实现联动调控，可根据需求，同时驱动两个透光镜片旋转；为了提高控制精度，本申请还包括传动机构，在旋转换点机构5的第一旋转轴上设置传动机构55，传动机构55与光路补偿机构的第二旋转轴连接，通过传动机构55，开启一个电机，可以驱动两个透光镜片旋转，所述传动机构可以是齿轮传动、皮带传动、链条传动等方式进行传动，当两个透光镜片相同时，可以旋转对称的相同角度，控制传动机构与第一旋转轴以及第二旋转轴之间的传动比相同，则可实现联动调控两个透光镜片，当两个透光镜片不同，需要旋转不同的角度时，可通过调节传动机构与第一旋转轴以及第二旋转轴之间的传动比，来实现精准调控。

优化实施方式，所述第一透光镜片采用对工作波长(即倍频光)柯西系数差异小的材料制成，即选用对于工作波长与基频光折射率差距较小的材料制成，如S-FPL53、N-FK51等光学玻璃制成，同时控制第一透光镜片厚度≤2mm，减少第一透光镜片对激光器能量输出和倍频转换效率的影响。

优化实施方式，为了进一步减少各透光镜片由于角度或反射在腔室内对激光器倍频效率的影响，可以在腔室内设置玻片等起偏器控制激光偏振态。

同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。

本技术领域的技术人员应理解，本实用新型可以以许多其他具体形式实现而不脱离本实用新型的精神和范围。尽管已描述了本实用新型的实施例，应理解本实用新型不应限制为此实施例，本技术领域的技术人员可如所附权利要求书界定的本实用新型精神和范围之内作出变化和修改。

Claims (10)

1.一种激光器倍频换点装置，包括前反射镜、倍频晶体、后反射镜、激光反射镜，基频光在所述前反射镜、倍频晶体、激光反射镜及后反射镜组成的腔室内进行振荡产生倍频光，所述倍频换点装置还包括位于光路上的旋转换点机构，其特征在于，所述旋转换点机构包括第一透光镜片和第一旋转轴，所述第一透光镜片设置在所述第一旋转轴上，所述第一旋转轴连接有用于驱动所述第一透光镜片转动以改变基频光与第一透光镜片之间的夹角的第一驱动单元。

2.根据权利要求1所述的激光器倍频换点装置，其特征在于，所述第一透光镜片的边缘与所述第一旋转轴连接，所述第一透光镜片的平面与所述第一旋转轴平行。

3.根据权利要求1所述的激光器倍频换点装置，其特征在于，还包括位于光路上的用于补偿光路偏折的光路补偿机构，所述光路补偿机构包括第二透光镜片和第二旋转轴，所述第二透光镜片设置在所述第二旋转轴上，所述第二旋转轴连接有用于驱动所述第二透光镜片旋转的第二驱动单元。

4.根据权利要求3所述的激光器倍频换点装置，其特征在于，还包括传动机构，所述传动机构与所述第一旋转轴以及所述第二旋转轴连接。

5.根据权利要求3所述的激光器倍频换点装置，其特征在于，所述第二透光镜片与所述第一透光镜片相同，所述第一透光镜片与所述第二透光镜片的旋转方向相反、旋转角度相同。

6.根据权利要求3所述的激光器倍频换点装置，其特征在于，所述旋转换点机构设置在所述腔室内，所述光路补偿机构设置在所述腔室内或所述腔室外侧。

7.根据权利要求6所述的激光器倍频换点装置，其特征在于，所述光路补偿机构设置在所述后反射镜和所述倍频晶体之间的光路上。

8.根据权利要求1所述的激光器倍频换点装置，其特征在于，所述第一透光镜片的厚度≤2mm。

9.根据权利要求1所述的激光器倍频换点装置，其特征在于，所述倍频晶体包括并排设置的二倍频晶体和三倍频晶体，所述三倍频晶体靠近所述旋转换点机构设置。

10.根据权利要求1所述的激光器倍频换点装置，其特征在于，所述旋转换点机构还包括固定座，所述固定座设置在腔室上，所述固定座上连接有所述旋转轴。

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