CN2379950Y - 激光调整与转换装置 - Google Patents
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Abstract
一种激光调整与转换装置,包括Na:YAG激光头部分和波长转换器,激光头和波长转换器之间设有三个1064nm、532nm45°双色全反镜,激光头部分按光路顺序包括振荡级、双预放器、主放大级、二次谐波发生器件,缩束镜(20)和1064nm、532nm双色全反镜(21)。本实用新型简单、可大幅度提高能量转换效率,给出多种波长,可广泛用于多领域的激光设备,如激光显微镜、激光医学检测仪器等。
Description
本实用新型涉及一种使用激光的仪器中的一种调整与转换装置，特别是指转换波长和调整光密度及脉冲时间的装置。
在医学领域，特别是检测和要求有选择性的波长的情况下，对激光的波长、光密度和脉冲时间有特定的要求。例如人体皮肤的主要成分为：水、胶原纤维、黑色素细胞、血管等。光作用在上述物质上主要表现为光的热作用，即利用皮肤组织中水分子对该波长激光能量的吸收，使激光照射部位的温度急剧升高而产生气化，从而达到对皮肤病变组织的消除作用，但这种热效应对正常组织均造成损伤。有选择性激光诊断和治疗是利用生物组织体当中各种病变组织对光的吸收特性，选择病变组织吸收最强的激光波长，并缩短激光与组织的作用时间来控制激光脉冲可能对生物组织造成的热损伤。由于对产生激光的工作物质的特殊物理要求，并非所有波长都可以找到相应的工作物质来产生该波长相同的激光，考虑到前述的特殊要求，能制造出可产生多种不同波长激光，可以根据病例的具体特征来选择合适波长的激光系统，这对现代的激光技术来说是一种挑战，传统的激光装置往往只能产生单一的激光波长，由于激光设备的昂贵，一般情况下不可能装置多种不同的激光发生装置。
本实用新型的发明目的是公开一种光转换效率高，可进行波长转换的激光装置。
实现本实用新型的技术方案如下，包括Na：YAG激光头部分和波长转换器，激光头和波长转换器之间设有三个1064nm，532nm45°双色全反镜；上述的Na：YAG激光头部分按光路顺序包括振荡级、双预放器、主放大级、二次谐波发生器件，光线再进入缩束镜，其后光线再进入1064nm、532nm双色全反镜21。
本实用新型总体结构简单，克服了现有技术的激光产生装置不可转换波长，只能给出单一波长的缺陷，现有的能量转换效率较低，利用本实用新型可大幅度提高转换效率，本实用新型可使用在多种领域。
下面结合附图详细给出本实用新型的实施例。
附图为实用新型的实施例的结构示意图。
请参见附图。本实用新型的实施例如下：包括Na：YAG激光头部分，其按光路顺序包括振荡级、双预放器、主放大级、二次谐波发生器件，振荡级按光路顺序为φ30的1064nm全反射膜片1，其曲率半径为1米，KDP调Q晶体2、布儒斯特角片3、可变孔径小孔光阑4、φ5×80mm的Na：YAG棒5，φ30的1064nm反射率是50％的输出膜片6，在KDP调晶体2一侧设有调Q线路板26，φ5×80mm的Na：YAG棒5对应设有脉冲氙灯25，部件1、2、3、4、5、6构成振荡级的谐振腔，布儒斯特角片3在激光振荡时，起到起偏的作用，使得激光振荡为偏振光，则腔内振荡的激光为水平偏振光，可变孔径小孔光阑4的作用是使腔内振荡的激光为单横模。在振荡级，由于调Q晶体2与布儒斯特角片3的共同作用，使得在振荡级Na：YAG棒上的反转粒子数有一个很大的积累，然后在某个适当的时刻，调Q线路板26上的冷阴板闸流管导通，激光谐振腔迅速起振，形成激光巨脉冲输出。所述的双预放级按光路顺序为：1064nm45°全反镜7和8，φ6×100mm的Na：YAG棒9和10，1064nm45°全反镜11和12，φ6×100mm的Na：YAG棒9和10均分别设有脉冲氙灯24和23，在双预放级，由振荡级而来的脉冲激光输出依次经过1064nm45°全反镜7、8、11、12和双预放级的两支Na：YAG棒9、10，进行二次放大。主放大级按光路顺序为φ8×100mm的Na：YAG主放大棒13和1064nm45°全反镜14和15，在主放大级，经过预放大后的脉冲激光再次放大后，进入二次谐波发生器件，二次谐波发生器件由KDP倍频晶体16和45°1064nm全反、532nm高透膜片17组成，并配有1064nm/532nm波长选择器19和光吸收筒18，旋转1064nm/532nm波长选择器19将KDP倍频晶体16和45°1064nm全反、532nm高透膜片17旋至主激光光束上。这时，三次放大的波长为1064nm的脉冲激光进入KDP晶体倍频以产生泵浦波长转换器部分的532nm激光脉冲。剩余的1064nm激光由45°1064nm全反、532nm高透膜片14反射全光吸收筒18。旋转1064nm/532nm波长选择器19将KDP倍频晶体和45°1064nm全反、532nm高透膜片17旋离主激光光束，进入缩束镜20的即为波长1064nm激光脉冲。缩束镜用以提高光功率密度，1064nm、532nm双色全反镜21用以反射两种不同波长的激光脉冲进入激光转换器。
上述的波长转换器的具体结构按光路顺序为：输入镜27，其要求532纳米透率是99％，950纳米——1200纳米反射率是98％，非线性光学材料LiNbO3晶体28，其切割角＝0°，参量放大面为X-Z面，通光尺过为4mm×4mm，通光长度为8mm，采用I类相位匹配，950纳米——1200纳米反射率是50％的输出镜29，1170纳米全透976纳米全反的双色镜30，KDP倍频晶体31，KDP三次差频晶体32，976纳米全反390全透的双色镜33，KDP三次差频晶体34，500纳米——700纳米全透膜片41。在双色镜30的反射光路上设有可变光学延时器，该可变光学延时器按光路顺序包括三块ZF5棱镜35、36、37，可变光学延时器一侧设有光学延时调节器39，其与激光头部分的1064纳米/532纳米波长选择器19结构相同，在棱镜37的光路上分别设有光吸收筒38和585纳米/650纳米波长选择器40，在双色镜33和棱镜37之间的光路上高能976纳米四分之一波片42。
在激光头和波长转换器之间设有三个1064nm、532nm45°双色全反镜44、45和46。
上述的KDP倍频晶体31、32和34通光直径是70mm，通光长度是12mm，抛光平面度对应波长0.5μm是λ/4，劈度是7arcsec，采用II类相位匹配，入射光1064纳米偏振方向与倍频晶体O光方向夹角为35°。KDP倍频晶体31、32和34吸收系数对应波1μm为5％/cm，对应其二次谐波和三次谐波＜0.5％/cm。
通过上述设计，KDP晶体倍频效率可以达到80％，这样，1064纳米经KDP倍频产生的532纳米铅直偏振激光脉冲能量在0毫焦——1440毫焦范围内可调。缩束镜20提高532纳米激光功率密度后，即可泵浦波长转换器，用以产生585纳米和650纳米的激光脉冲输出。
本实用新型可以通过固体激光频率转换获得532纳米，585纳米及650纳米三种不同波长的脉冲激光输出。KDP晶体倍频效率可以达到80％，三次谐波效率可达到80％，通过LiNbO3晶体产生波长为1170纳米的空闲光和波长为976纳米的信号光，能量分别在0毫焦——250毫焦之间可调。可变光学延时器35、36和37利用ZF5棱镜在空间位置上的变化调整976纳米激光脉冲光程，使其与1170纳米激光脉冲的三次谐波390纳米激光脉冲在KDP晶体34中更有效地匹配进行差频，差频能量转换效率可以达到22％。
本实用新型利用调Q技术缩短脉冲时间，以减少热损伤。
本实用新型可以应用在多领域的多种仪器上，例如可以应用在激光显微镜、激光医学检测仪器等。
Claims (8)
1、一种激光调整与转换装置，其特征在于包括Na：YAG激光头部分和波长转换器，激光头和波长转换器之间设有三个1064nm、532nm45°双色全反镜；上述的Na：YAG激光头部分按光路顺序包括振荡级、双预放器、主放大级、二次谐波发生器件，光线再进入缩束镜(20)，其后光线再进入1064nm、532nm双色全反镜(21)。
2、按权利要求1所述的装置，其特征在于振荡级按光路顺序为φ30的1064nm全反射膜片(1)，KDP调Q晶体(2)、布儒斯特角片(3)、可变孔径小孔光阑(4)、φ5×80mm的Na：YAG棒(5)、φ30的1064nm反射率是50％的输出膜片(6)，在KDP调晶体(2)一侧设有调Q线路板(26)，φ5×80mm的Na：YAG棒(5)对应设有脉冲氙灯(25)。
3、按权利要求1所述的装置，其特征在于双预放级按光路顺序为：1064nm45°全反镜(7)和(8)、φ6×100mm的Na：YAG棒(9)和(10)、1064nm45°全反镜(11)和(12)，φ6×100mm的Na：YAG棒(9)和(10)均分别设有脉冲氙灯(24)和(23)。
4、按权利要求1所述的装置，其特征在于主放大级按光路顺序为φ8×100mm的Na：YAG主放大棒(13)和1064nm45°全反镜(14)、(15) 。
5、按权利要求1所述的装置，其特征在于二次谐波发生器件由KDP倍频晶体(16)和45°1064nm全反、532nm高透膜片17组成，并配有1064nm/532nm波长选择器(19)和光吸收筒(18)。
6、按权利要求1所述的装置，其特征在于波长转换器的结构按光路顺序设置为：输入镜(27)，非线性光学材料LiNbO3晶体(28)，950纳米——1200纳米反射率是50％的输出镜(29)，1170纳米全透976纳米全反的双色镜30，KDP倍频晶体31，KDP三次谐波晶体(32)，976纳米全反的双色镜390纳米全透的双色镜33，KDP差频晶体(34)，500纳米——700纳米全透膜片(41)；在双色镜(30)的反射光路上设有可变光学延时器，可变光学延时器一侧设有光学延时调节器(39)，可变光学延时器按光路顺序包括三块ZF5棱镜(35)、(36)和(37)，在棱镜(37)的光路上分别设有光吸收筒(38)和585纳米/650纳米波长选择器(40)，在双色镜(33)和棱镜(37)之间的光路上设有976纳米四分之一波片(42)。
7、按权利要求6所述的装置，其特征在于KDP倍频晶体(31)、(32)和(34)通光直径是70mm，通光长度是12mm，抛光平面度对应波长0.5μm是λ/4，劈度是7arcsec，采用II类匹配，入射光1064纳米偏振方向与倍频晶体O光方向夹角为35°。
8、按权利要求6或7所述的装置，其特征在于KDP倍频晶体(31)、(32)和(34)吸收系数对应波1μm为5％/cm，对应其二次谐波和三次谐波＜0.5％/cm。
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Cited By (2)
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| CN107639342A (zh) * | 2016-07-13 | 2018-01-30 | 株式会社迪思科 | 波长转换装置 |
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1999
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| CN102157897B (zh) * | 2011-03-18 | 2013-02-13 | 中国科学院半导体研究所 | 一种脉宽可调节的固体激光器 |
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