CN2938491Y - 一种同轴出光的多波长激光装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种同轴出光的多波长激光装置，包括：一激光器；一对于所述基频光的第一1/2波片；一用于产生二倍频激光的二倍频装置；一对于所述二倍频激光的第二1/2波片；一用于产生三倍频激光的三倍频装置；一对于所述三倍频激光的第三1/2波片；一用于产生四倍频激光的四倍频装置；第一分光片；第二分光片；第三分光片；窗口片；一个接收器。本实用新型实现基频、二倍频、三倍频、四倍频同轴分别出光和同时出光，能够灵活调节出光功率/能量比例。

Description

一种同轴出光的多波长激光装置

技术领域

本实用新型涉及一种激光装置，特别涉及一种同轴出光的多波长激光装置。

背景技术

随着激光技术的迅速发展，从军用到民用，从科研到教学，从工业到农副业，激光技术所起的作用越来越巨大。而与此同时，对激光器小型化、高附加值、操作方便的要求也越来越多。

现有技术中，一般的传统的单一波长在很多场合已经不能满足客户的应用，而多一个波长就多一个出光孔的做法也使得很多使用者感到操作极其的不方便，每一次更换出光波长，都必须重新对准，重新调校光路，装调非常麻烦，浪费了广大使用激光器的工程技术科研人员的宝贵时间。如图1示出了现有技术中实现多波长输出的装置，其中包括激光器100发出的激光经过倍频晶体101和三倍频晶体102，以及对于三倍频光全反射、倍频光全透射、基频光全透射的滤光反射镜105和对于倍频光全反射、基频光全透射的滤光反射镜106，在另外的两个光路上分别有倍频光的全反镜104和三倍频光的全反镜103。在图1所示的多波长激光装置中，基频光、倍频光和三倍频光是沿着不同的光轴输出的，因此需要三个出光口，这在使用中更换出光波长时会很麻烦，必须重新对准、重新调校光路。

因此，人们希望有能减少用户的装调麻烦以更好的满足工业、科研、军事、医疗等场合的应用，节省时间的同轴出光多波长激光装置，最好是可实现多种激光波长的组合输出甚至同时输出，最好在保证出光总功率/能量不变的前提下，能实现各波长光强的灵活配比。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种同轴出光的四波长激光装置。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种同轴出光的多波长激光装置，如图2所示，包括：

一激光器10，用于发出基频光；在从所述激光器10出光口的外光路上同轴依次放置的器件有：一对于所述基频光的第一1/2波片11；

一用于产生二倍频激光的二倍频装置12；

一对于所述二倍频激光的第二1/2波片13；

一用于产生三倍频激光的三倍频装置14；

一对于所述三倍频激光的第三1/2波片15；

一用于产生四倍频激光的四倍频装置16；

第一分光片17，该分光片对于基频光全反，对于二倍频光全透过；

第二分光片18，该分光片对于基频和二倍频全反，对于三倍频光全透过；

第三分光片19，该分光片对于基频、二倍频、三倍频全反，对于四倍频光全透过；

窗口片20，激光从该窗口片输出，该窗口片对于基频、二倍频、三倍频、四倍频激光全透过；

在上述分光片的一侧放置一个接收器21，用于接收所述第一分光片17、所述第二分光片18、所述第三分光片19反射的垃圾光。

在上述技术方案中，还包括：每个所述第一1/2波片11、第二1/2波片13、第三1/2波片15分别固定在第一、第二、第三旋转装置(图中未示出)上，所述旋转装置控制相应1/2波片绕光轴中心旋转，旋转装置由电动控制旋转或手动控制旋转。

在上述技术方案中，还包括：所述第一、第二、第三旋转装置分别用旋转电磁铁带动或固定在垂直于光轴的第一、第二、第三移台(图中未示出)上，通过该旋转电磁铁或移台可方便的控制所述1/2波片装置插入光路中或移出光路；所述移台由电动控制旋转或手动控制旋转。

在上述技术方案中，所述第一分光片17、第二分光片18、第三分光片19平面与光轴成45°安置。

在上述技术方案中，所述第一分光片17、第二分光片18、第三分光片19分别用旋转电磁铁带动或固定在垂直于光路的第四、第五、第六移台(图中未示出)上，通过旋转电磁铁或移台可方便的控制第一分光片17、第二分光片18或第三分光片19插入光路中或移出光路；上述移台由电动控制旋转或手动控制旋转。

在上述技术方案中，所述激光器10发出线偏振光，偏振方向水平。

与现有技术相比，本实用新型有益效果是：

本实用新型实现基频、二倍频、三倍频、四倍频同轴分别出光和同时出光的激光装置，并且在同时出光时，还可根据需要，在维持总出光功率/能量不变的前提下，实现基频光和二倍频、三倍频、四倍频光出光功率/能量比例的灵活调节，特别适合于加工、医疗、科研、教学、军事等复合功能要求较高的高端产品。

附图说明

图1表示现有技术中多波长输出的激光装置；

图2表示本实用新型的同轴出光的多波长激光装置。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：

实施例1

如图2所示，制作同轴出光的四波长激光装置，包括：一激光器10，用于发出偏振方向为水平的线偏振光，波长为1064nm；在该激光器10出光口的外光路上同轴依次放置的器件有：

对于所述基频光的第一1/2波片11；

用于产生二倍频激光的二倍频装置12，该二倍频装置采用LBO(化学分子式为LiB₃0₅，，)晶体；

对于所述二倍频激光的第二1/2波片13；

用于产生三倍频激光的三倍频装置14，该三倍频装置采用BBO(分子式为β-BaB₂O₄)晶体；

对于所述三倍频激光的第三1/2波片15；

用于产生四倍频激光的四倍频装置16，该四倍频装置采用BBO晶体；

第一分光片17，该分光片对于基频光高反，对于二倍频光高透；

第二分光片18，该分光片对于基频和二倍频高反，对于三倍频高透；

第三分光片19，该分光片对于基频、二倍频、三倍频高反，对于四倍频高透；

窗口片20，激光从该窗口片输出，该窗口片对于基频、二倍频、三倍频、四倍频高透；

在上述分光片的一侧放置一个接收器21，用于接收所述第一分光片17、所述第二分光片18、所述第三分光片19反射的垃圾光。

根据基频光的波长、发散角、功率/能量密度，选择合适的二倍频晶体、三倍频晶体、四倍频晶体和相应的切割角度，这对本领域技术人员是可以胜任的。

每个所述第一1/2波片11、第二1/2波片13、第三1/2波片15分别固定在第一、第二、第三旋转装置(图中未示出)上，旋转装置为电动旋转装置，控制相应1/2波片绕光轴中心旋转，旋转的角度φ可由该电动旋转装置的旋转角度控制。

所述第一、第二、第三旋转装置分别固定在垂直于光轴的第一、第二、第三移台(图中未示出)上，这些移台采用电动控制移台，通过该电动移台可方便的控制所述1/2波片装置的插入光路中或移出光路。

所述第一分光片17、第二分光片18、第三分光片19与光轴成45°安置，固定在垂直于光路的第四、第五、第六移台(图中未示出)上，这些移台采用电动控制移台，通过这些电动移台可方便地分别控制第一分光片17、第二分光片18、第三分光片19插入光路中或移出光路。

采用本实用新型的激光装置，实现同轴多波长出光的步骤如下：

(1)按照四倍频的倍频要求依次摆放好二倍频装置，三倍频装置和四倍频装置，将所有的1/2波片移出，移入第三分光片19，此时为四倍频出光，调整二倍频装置，三倍频装置和四倍频装置，使四倍频出光功率/光强最大，此时为只输出四倍频出光模式；

(2)在上一步骤(1)装置中移出第三分光片19，为基频、二倍频、三倍频、四倍频同时出光模式；

(3)在上述步骤(2)装置中再移入第一1/2波片11，使第一1/2波片11在电动旋转装置的作用下旋转，记下二倍频光、三倍频、四倍频出光功率变化所对应的电机作动步数，就可以得到基频光、二倍频光、三倍频光、四倍频光同时出光并且总出光功率/能量不变的同时，连续变化的不同的四倍频光、三倍频光、二倍频光和基频光的功率/能量配比；

(4)在步骤(3)的装置中调整第一1/2波片11的φ角，使基频偏振光在第一1/2波片11的作用下，偏振面旋转到与倍频晶体的晶体光轴所在的主截面重合时，二倍频效率为零，此时只有基频光通过激光装置的窗口片输出，为只出基频光模式；

(5)在步骤(4)的装置中移出第一1/2波片11，移入第二1/2波片13，并调整第二1/2波片13的φ角，使二倍频的偏振面在第二1/2波片13的作用下旋转到与三倍频晶体的晶体光轴所在的主截面重合时，三倍频效率为零，同时移入分光片第一分光片17，将基频光滤掉，即光路中只有第二1/2波片13和第一分光片17，此时为只出二倍频出光模式。移出第一分光片17，为基频光和倍频光同时出光模式。再移入第一1/2波片11，此时只出基频光，使第一1/2波片11在电动旋转装置的作用下旋转，记下倍频光出光功率变化所对应的电机作动步数，就可以得到基频光和倍频光同时出光并且总出光功率/能量不变的同时，连续变化的不同的倍频光和基频光配比。

(6)移出第一1/2波片11，第二1/2波片13，移入第三1/2波片15，使三倍频的偏振面在第三1/2波片15的作用下旋转到与四倍频晶体的晶体光轴所在的主截面重合时，四倍频效率为零，同时移入第二分光片18，滤掉基频光和二倍频光，即光路中此时只有第三1/2波片15，第二分光片18，是为只出三倍频的出光模式。移出第二分光片18，为基频光、倍频光、三倍频同时出光模式。再移入第一1/2波片11，使第一1/2波片11在电动旋转装置的作用下旋转，记下二倍频光、三倍频出光功率变化所对应的电机作动步数，就可以得到基频光、倍频光、三倍频光同时出光并且总出光功率/能量不变的同时，连续变化的不同的二倍频光、三倍频光和基频光的功率/能量配比。

在上述装置中，如果只用电动移台控制第一1/2波片11、第二1/2波片13、第三1/2波片15的移入和移出，而不用电动旋转装置去控制波片的角度φ变化，即是以上所述装置的简化形式。此时还是可以方便的控制四个波长的各自单独出光或组合出光，但不能控制各自出光比例的大小。

同时输出基频、二倍频、三倍频激光时，要使三倍频出光功率/能量改变的幅度小些，可以移出第一1/2波片11，移入第二1/2波片13，然后让第二1/2波片13在电动旋转装置的带动下旋转角度φ即可，这样可使二倍频的改变量减小，可将其视为精调。前面描述的转第一1/2波片11的方案视为粗调，也可以使光路中同时存在第一1/2波片11、第二1/2波片13，两个都旋转，组合调节。同理，在同时输出基频、二倍频、三倍频、四倍频激光时，也可以同时插入第一1/2波片11、第二1/2波片13、第三1/2波片15，第三1/2波片15为精调，第二1/2波片13次之，第一1/2波片11为粗调。

实施例2，

将实施例1中的激光器10采用掺钛蓝宝石可调谐激光器，发出偏振方向为水平的线偏振光，波长为700--900nm可调，其他器件不变，但是相应的镜片和波片都镀成相应波长的宽带膜，本实施例实现可调谐四波长同轴出光的激光输出。

实施例3

在实施例1的基础上，根据实际需要，通过增加或减少一些器件，可实现同轴出光的双波长激光输出、三波长激光输出或五波长激光输出，这样做的好处是可以依照实际需求来安装相应的器件，节省成本。比如同轴出光的双波长激光输出，可在图2的基础上去掉第二1/2波片13，三倍频装置14，第三1/2波片15，四倍频装置16，第二分光片18，第三分光片19即可。对于同轴出光的三波长激光输出，可在图2的基础上去掉第三1/2波片15，四倍频装置16，第三分光片19即可。对于同轴出光的五波长激光输出，可在图2的基础上再增加一块五倍频晶体如BB0(分子式为β-BaB₂O₄)晶体和对于基频、二倍频、三倍频、四倍频高反，对于五倍频高透的滤光片，并将窗口片20替换成对基频、二倍频、三倍频、四倍频、五倍频都高透的镜片，其他实施控制方法与实施例1相同。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (6)

1、一种同轴出光的多波长激光装置，包括：

一用于发出基频光的激光器(10)；

其特征在于，在从所述激光器(10)出光口的外光路上同轴依次放置的器件有：一对于所述基频光的第一1/2波片(11)；

一用于产生二倍频激光的二倍频装置(12)；

一对于所述二倍频激光的第二1/2波片(13)；

一用于产生三倍频激光的三倍频装置(14)；

一对于所述三倍频激光的第三1/2波片(15)；

一用于产生四倍频激光的四倍频装置(16)；

对于基频光全反、对于二倍频光全透过的第一分光片(17)；

对于基频和二倍频全反、对于三倍频光全透过的第二分光片(18)；

对于基频、二倍频、三倍频光全反，对于四倍频光全透过的第三分光片(19)；

一用于激光输出，对于基频、二倍频、三倍频、四倍频激光全透过的窗口片(20)；

在三个所述分光片的一侧放置的一个用于接收所述第一分光片(17)、所述第二分光片(18)和所述第三分光片(19)反射的垃圾光的接收器(21)。

2、根据权利要求1所述同轴出光的多波长激光装置，其特征在于，还包括：每个所述第一1/2波片(11)、第二1/2波片(13)、第三1/2波片(15)分别固定在第一、第二、第三旋转装置上。

3、根据权利要求1所述同轴出光的多波长激光装置，其特征在于，还包括：所述第一、第二、第三旋转装置分别用旋转电磁铁带动或固定在垂直于光轴的第一、第二、第三移台上。

4、根据权利要求1所述同轴出光的多波长激光装置，其特征在于，所述第一分光片(17)、第二分光片(18)、第三分光片(19)与光轴成45°夹角。

5、根据权利要求1所述同轴出光的四波长激光装置，其特征在于，所述第一分光片(17)、第二分光片(18)、第三分光片(19)分别用旋转电磁铁带动或固定在垂直于光路的第四、第五、第六移台上。

6、根据权利要求1所述同轴出光的多波长激光装置，其特征在于，所述激光器(10)发出的激光是偏振方向为水平的线偏振光。

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