固定脉宽腔内倍频紫外激光器以及操作方法技术

本发明专利技术公开了一种固定脉宽腔内倍频紫外激光器以及操作方法，包括第一双波长反射镜、第二双波长反射镜以及平凸透镜、声光开关、第一激光腔镜、激光晶体、第二激光腔镜、激光反射镜、二倍频晶体、三倍频晶体，所述第一双波长反射镜放置在电动平移台上，通过改变所述第一双波长反射镜的位置，改变激光器的腔长。本发明专利技术提脉宽恒定，即在一定的频率范围内能够保证脉宽的不变性，同时无论是在低重频下和高重频下都能够使用最高的泵浦功率，这样无论是在低重频还是高重频都能够实现最高的能量输出。

Fixed pulse width intracavity frequency doubled ultraviolet laser and its operation method

The invention discloses a fixed pulse width intracavity frequency doubling ultraviolet laser and its operation method, including a first dual wavelength mirror, a second dual wavelength mirror, a flat convex lens, an acoustooptic switch, a first laser cavity mirror, a laser crystal, a second laser cavity mirror, a laser mirror, a second frequency doubling crystal, a third frequency doubling crystal, and the like. A dual-wavelength mirror is placed on an electric translation table to change the cavity length of the laser by changing the position of the first dual-wavelength mirror. The invention has a constant pulse width, that is, it can guarantee the invariance of pulse width in a certain frequency range, and can use the highest pump power in both low repetition frequency and high repetition frequency, so that the highest energy output can be achieved in both low repetition frequency and high repetition frequency.

【技术实现步骤摘要】
固定脉宽腔内倍频紫外激光器以及操作方法
本专利技术涉及激光器
，特别是涉及一种固定脉宽腔内倍频紫外激光器以及操作方法。
技术介绍
近年来高功率高光束质量的激光器在各行材料加工行业的应用得到迅猛发展，激光器种类繁多：按照结构的不同分为气体激光、固体激光、光纤激光、半导体激光，成为支撑材料加工行业的主流；其波长范围从远红外到深紫外均能覆盖到(200nm～20um)，不同的行业亦会使用到不同的功率范围，不同的光束质量，不同的激光输出方式等等。在加工薄膜非金属材料，半导体晶圆切割，有机玻璃切割、钻孔、打标等领域为了减少热效应影响，希望小孔径光斑作用及高峰值功率，紫外激光的作用和地位就是那么的出色和不可替代。对于金属加工的波长多为红外波段，以期望高功率高热量来作用加工金属，但其红外或可见光通常靠产生高亮度的局部加热使材料气化、熔化的方式来进行加工。但这种热量会导致激光作用区域的周边材料受到影响甚至被破坏，因而限制了加工边缘质量和工业应用范围。而紫外激光是短波长高能量光子激光，其作用到物质上是直接破坏材料原子组分的化学键，而不产生热量，所以一般都把紫外激光加工称作“冷”加工。目前，紫外激光器非常适合于科研、工业、OEM系统集成开发。科研方面，紫外激光器可以用于原子/分析光谱、化学动力学等方面的研究。工业方面，基于紫外激光器生产的磁盘的数据存储盘空间比蓝光激光器高出20倍。固体激光器的脉宽通常随着泵浦功率、调Q频率、腔长的改变而发生变化。对于没有进行MOPA的固体激光器，如果让出光的脉宽保持不变，通常可以将所有激光器的参数都记录下来，通过控制泵浦功率，出光频率来使得激光的脉宽是一致的，但是通常这种情况需要向最差的情况看齐，即是以泵浦功率最高，出光频率最高的时候的脉宽为基准，当出光频率下降的时候，需要降低泵浦光的功率，这样在低重频低泵浦功率下激光脉宽和高重频高泵浦功率下的脉宽近似一致。但是这样做最大的问题就是在低重频下的泵浦功率较低，出光能量较低，这样变的没有意义。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的技术问题，本专利技术的目的是提供一种固定脉宽腔内倍频紫外激光器以及操作方法。为实现本专利技术的目的，本专利技术提供了一种固定脉宽腔内倍频紫外激光器，包括第一双波长反射镜A1、第二双波长反射镜A2以及平凸透镜B、声光Q开关C、第一激光腔镜D、激光晶体E、第二激光腔镜F、激光反射镜H、二倍频晶体N、三倍频晶体M，所述第一双波长反射镜A1放置在电动平移台H上，通过改变所述第一双波长反射镜A1的位置，改变激光器的腔长。相应地，还包括一种固定脉宽腔内倍频紫外激光器操作方法，所述激光器包括第一双波长反射镜A1、第二双波长反射镜A2以及平凸透镜B、声光Q开关C、第一激光腔镜D、激光晶体E、第二激光腔镜F、激光反射镜H、二倍频晶体N、三倍频晶体M，所述第一双波长反射镜A1放置在电动平移台H上，通过改变所述第一双波长反射镜A1的位置，改变激光器的腔长。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为，提供了一款脉宽恒定的端面泵浦紫外激光器，所谓的脉宽恒定是在一定的使用范围内，即在一定的频率范围内能够保证脉宽的不变性，同时无论是在低重频下和高重频下都能够使用最高的泵浦功率，这样无论是在低重频还是高重频都能够实现最高的能量输出。附图说明图1所示为本申请的结构示意图；图中，A1-第一双波长反射镜，A2-第二双波长反射镜，B-平凸透镜，C-声光Q开关，D-第一激光腔镜，E-激光晶体，F-第二激光腔镜,H-激光反射镜，N-二倍频晶体，M-三倍频晶体，R-分束镜，I-光电探头，P-电动平移台，J-伺服电机驱动器，K-声光Q开关Q，L-脉宽监控装置，Q-MCU控制板。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。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。本申请提供的脉宽恒定的端面泵浦紫外激光器，倍频方式使用腔内倍频方式，整体设计方案如图1所示。本专利技术提供了一种固定脉宽腔内倍频紫外激光器，包括第一双波长反射镜A1、第二双波长反射镜A2以及平凸透镜B、声光Q开关C、第一激光腔镜D、激光晶体E、第二激光腔镜F、激光反射镜(H)、二倍频晶体N、三倍频晶体M，其中(A1)BCDEFHMN(A2)表示为腔内倍频紫外激光器的腔体组成。在本设计中A1为激光器中的反射镜，基频光在激光器腔体内由A1经BCDEFH到M进行传播，当基频光经过M后，由于M是布儒斯特切割，所以相应偏振方向传播损耗很小，通过M后的基频光再次通过N，N为倍频晶体，通过N后基频光部分变频成倍频光，基频光和倍频光向A2进行传播并反射回来，当反射光再次通过N后，部分基频光再次变频成倍频光，反向传播的基频光和倍频光然后通过M，在M中基频光和倍频光进行和频，从而产生的三倍频光即紫外光，M的出射面切割成布儒斯特角，基频光，倍频光，三倍频光从表面出射，由于折射率不同，所以在布儒斯特面出射后三束光就分开进行传播，其中紫外光是我们需要的光束，而绿光通常为垃圾光进行收集，基频光返回到腔体内由H到A1再次通过增益晶体继续放大。其中EF，ED之间距离，DA1，FA2，AB之间的距离根据激光腔体设计要求进行确定，通常EF，ED之间距离要小于DA1，FA2之间的距离，AB之间的距离没有明确要求，通常距离越短能够泵浦的功率就越高。A2到MN之间的距离通常控制在激光的瑞利范围内即可。C在腔体内的位置没有明确要求，通常放置在激光光束直径小于声光晶体作用区域即可。其中在激光成腔后在M位置输出激光，输出的激光经过R部分反射进行到I进行测量，大部分透过R进行传播。A1放置于P上，P的长度主要是由激光器的设计决定的，如果需要更高的频率范围内来实现脉宽一致，则长度加长，但是相应机加难度增加。其余部分的位置没有明确要求。所述第一双波长反射镜A1放置在电动平移台H上，通过改变所述第一双波长反射镜A1的位置，改变激光器的腔长。其中，还包括分束镜R、光电探头I以及脉宽检测装置L、MCU控制板Q，所述三倍频晶体M出射的激光向分束镜R进行传播，光电探头I接收到分束镜R反射的光，测试激光器的脉宽，所述光电探头I将测得数据实时反馈给脉宽监控装置L，所述脉宽监控装置L与MCU板Q相互通信。其中，所述伺服电机驱动器J、声光Q开关K与MCU板Q通信连接，所述伺服电机驱动器J与电动平移台P的伺服电机控制连接，所述声光Q开关Q与声光Q开关C控制连接。其中，所述第一激光腔镜D和第二激光腔镜F为平凸反射镜，相应的反射角度不同。其中，所述倍频晶体N、三倍频晶体M为LBO晶体。其中，所述LBO晶体的端面切割为布儒斯特。需要说明的是，A1和A2为双波长反射镜，用于反射基频率光和倍频光，D，F为平凸反射镜，只是相应的反射镜角度不同，使用平凸透镜的主要作用在于补充高功率泵浦的热效应。整个激光器的腔长两个镜片A1和A2之间的长度决定，其中在凸透镜B位置附近的反射镜A1放置到电动平移台P上，通过改变A1的位置来改变激光腔的长度，从而改变脉宽。B为凸透镜，B的主要作用在于改变激光器工作的稳区范围，当放置B的时候能够将激光器工作的第一稳区移动到短焦的范围内，这样能够在有限的腔长本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固定脉宽腔内倍频紫外激光器，其特征在于，包括第一双波长反射镜(A1)、第二双波长反射镜(A2)以及平凸透镜(B)、声光Q开关(C)、第一激光腔镜(D)、激光晶体(E)、第二激光腔镜(F)、激光反射镜(H)、二倍频晶体(N)、三倍频晶体(M)，所述第一双波长反射镜(A1)放置在电动平移台(H)上，通过改变所述第一双波长反射镜(A1)的位置，改变激光器的腔长。

【技术特征摘要】
1.一种固定脉宽腔内倍频紫外激光器，其特征在于，包括第一双波长反射镜(A1)、第二双波长反射镜(A2)以及平凸透镜(B)、声光Q开关(C)、第一激光腔镜(D)、激光晶体(E)、第二激光腔镜(F)、激光反射镜(H)、二倍频晶体(N)、三倍频晶体(M)，所述第一双波长反射镜(A1)放置在电动平移台(H)上，通过改变所述第一双波长反射镜(A1)的位置，改变激光器的腔长。2.根据权利要求1所述的固定脉宽腔内倍频紫外激光器，其特征在于，还包括分束镜(R)、光电探头(I)以及脉宽检测装置(L)、MCU控制板(Q)，所述三倍频晶体(M)出射的激光向分束镜(R)进行传播，光电探头(I)接收到分束镜(R)反射的光，测试激光器的脉宽，所述光电探头(I)将测得数据实时反馈给脉宽监控装置(L)，所述脉宽监控装置(L)与MCU板(Q)相互通信。3.根据权利要求2所述的固定脉宽腔内倍频紫外激光器，其特征在于，所述伺服电机驱动器(J)、声光Q开关(K)与MCU板(...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱光，王家赞，
申请(专利权)人：国科世纪激光技术天津有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12