一种被动调Q激光器及其激光产生方法技术

本发明专利技术公开一种被动调Q激光器及其激光产生方法。所述被动调Q激光器包括泵浦系统与激光头，其特征在于，所述泵浦系统中包括控制非线性晶体温度的驱动源，所述激光头中包括非线性晶体，所述该非线性晶体匹配的温度大于室温。本发明专利技术能提高温度响应速度，降低成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及激光
，尤指一种被动调Q激光器及其激光产生方法。
技术介绍
自激光问世以来，激光加工技术就受到人们的重视，至今激光加工技术已成为先进制造技术的重要组成部分。由于激光束具有单色性好、能量密度高、空间控制性和时间控制性良好等一系列优点，目前它已广泛应用于材料加工等领域，针对于激光微加工，材料标记等领域的激光器主要有红外激光器、绿光激光器、紫外光激光器。但现有的激光器较为复杂，主要采用声光或电光调Q的红外固体激光器及其非线性频率变换的绿光及紫外激光器来实现的，成本也较高。专利文献CN103633536A于2014年03月12日公开了一种激光头集成泵浦头的技术方案。而同样涉及激光
的本专利技术则公开了一种被动调Q激光器，包括泵浦源、泵浦耦合系统、激光增益介质和可饱和吸收体，泵浦源发出泵浦光经泵浦耦合系统进入激光增益介质，可饱和吸收体置于激光增益介质后面，通过可饱和吸收体对激光进行调制，从而产生脉冲激光输出。现有技术采用室温(25℃)匹配非线性晶体的被动调Q激光器，由于应用环境的差别，需要采取不同的控温手段。例如在我国南方的夏季，环境温度可能会达到40摄氏度，这个时候就需要给非线性晶体降温。而冬季在我国北方应用，环境温度又很低，需要给非线性晶体加热。既要加热又要制冷，增加了系统的复杂性。另外一般情况下，非线性晶体都在较高温度工作，若不加热则需一定的时间才能达到非线性晶体的工作温度，这段时间内的激光输出质量不好，会影响最终的打标或者加工效果。
技术实现思路
本专利技术提供一种能提高温度响应速度，降低成本的被动调Q激光器及其激光产生方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种被动调Q激光器，包括泵浦系统与激光头，所述泵浦系统中包括控制非线性晶体温度的驱动源，所述激光头中包括非线性晶体，所述该非线性晶体匹配的温度大于室温。进一步的，所述非线性晶体匹配的温度大于25℃，小于等于150℃。进一步的，所述非线性晶体匹配的温度大于等于40℃，小于等于60℃。进一步的，所述非线性晶体匹配的温度等于50度。进一步的，所述激光头包括准直镜、聚焦镜、谐振腔；所述准直镜、聚焦镜、谐振腔集成在同一壳体内，并与泵浦系统分离；所述泵浦系统包括泵浦源，所述驱动源给泵浦源供电；所述泵浦源通过传能光纤与所述准直镜光耦合；所述谐振腔从聚焦镜一侧起，依次包括光耦合的反射镜、增益组件、被动调Q晶体和输出镜；所述输出镜出光面依次与所述非线性晶体耦合，所述非线性晶体出光面耦合有扩束镜。进一步的，所述增益组件包括采用各项同性、高上能级寿命和高储能材质的第一增益晶体和采用具备偏振特性材质的第二增益晶体，所述第一增益晶体和第二增益晶体光耦合；所述非线性晶体从输出镜一侧起，依次包括二倍频晶体和三倍频晶体。进一步的，所述增益组件为单增益的第一增益晶体，所述非线性晶体为二倍频晶体；所述反射镜采用凹面镜，所述被动调Q晶体出光面一端镀有半反半透膜，形成所述输出镜，所述增益晶体、被动调Q晶体、二倍频晶体采用透明胶材胶合或利用分子键合的方式固定。进一步的，所述反射镜、输出镜中至少一个为凹面镜。进一步的，所述反射镜由增益组件入光面镀膜代替，所述输出镜为凹面镜。一种如本专利技术所述的被动调Q激光器的激光产生方法，包括步骤：泵浦系统发出泵浦光到激光头，由激光头产生红外脉冲激光，再经过非线性晶体产生单一波长的激光；在泵浦系统发出泵浦光后，所述驱动源控制非线性晶体的温度稳定在其匹配的范围。非线性晶体一般采用两种方式进行匹配。一种是温度匹配，一般折射率随温度有明显变化的非线性晶体适合于温度匹配，温度匹配对温度的控制的要求非常严格，一般精度要小于+/-0.1摄氏度，并且很多晶体的匹配温度较高，超过150摄氏度，需要精度较高的温控炉，增加了成本。相比之下另一种非线性晶体匹配方式，即角度匹配较为方便，这种匹配方式是先设置好非线性晶体的使用温度，然后根据这个温度进行匹配角计算，最后按照这个匹配角对晶体进行切割，切割出来的晶体只有在之前设置的那个温度下使用，效率才能最高，这种方式匹配的晶体在工作时使用比较方便，对温度的控制精度要求也没有那么高，因此系统较为简单。但是现有技术中常规的角度匹配方式，一般晶体的相位匹配角都采用匹配室温(本申请所称室温是指室内温度，根据地域环境不同存在差异一般是指25℃)的切割方式，这种方式会有不足之处：首先，匹配室温切割方式得到的角度匹配非线性晶体在工作时会需要双向的温度控制，即在夏天使用时需要制冷，冬天使用时需要加热，极大增加了系统的复杂性。其次，由于激光通过非线性晶体时和没有激光通过非线性晶体时，该晶体的温度有较大的变化，需要较长的温度平衡时间，导致首脉冲序列的能量不足，使加工效果不稳定。假设匹配温度为25℃时其接受温度为+/-1℃，只有在这个温度范围内，其倍频的效率才比较高，如温度不在此范围则倍频效率会下降，出激光的时候激光穿过非线性晶体部分的温度会急剧上升，例如上升至40℃，在不出激光的时候其温度又会迅速降低至25℃，这时出激光和不出激光时温度差的比较大，因此在不出激光到出激光的一瞬间需要一段的温度平衡时间，这段时间会导致首脉冲序列能量不足，响应速度慢，使加工效果不稳定，且要在短时间内平衡温差，造成控制电路复杂，推高成本。而本专利技术采用高温角度匹配方式则解决了上述问题，例如，假设采用高温角度匹配(以50℃匹配为例)的非线性晶体，该非线性晶体的切割角为(θ＝90°Φ＝10.9°)，其接受温度为+/-1℃，则出激光时为51℃，不出激光的时候为49℃，避免了室温匹配情况下，从室温25℃上升到工作温度50℃所需要的温度平衡时间并且接近非线性晶体的最佳工作温度，因此采用高温匹配时其出激光和不出激光的状态相差较小，可以让非线性晶体更快进入最佳工作温度，使得响应速度明显加快，且调温范围小，也有利于简化控制电路，降低成本。最后，由于能够充分利用了激光通过非线性晶体时产生的能量来提高非线性晶体的温度，因此，采用高温角度匹配的方式还能够进一步降低能耗。附图说明图1是本专利技术实施例一被动调Q激光器的原理示意图；图2是本专利技术一种被动调Q绿光激光器的原理示意图；图3是本专利技术一种被动调Q紫外光激光器的原理示意图；图4是本专利技术各种平凹腔被动调Q激光器的原理示意图；图5是本专利技术各种平凹腔被动调Q激光器的原理第一示意图；图6是本专利技术各种平凹腔被本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种被动调Q激光器，包括泵浦系统与激光头，其特征在于，所述泵浦系统中包括控制非线性晶体温度的驱动源，所述激光头中包括非线性晶体，所述该非线性晶体匹配的温度大于室温。

【技术特征摘要】
1. 一种被动调Q激光器，包括泵浦系统与激光头，其特征在于，所述泵浦系统中包括控制非线性晶体温度的驱动源，所述激光头中包括非线性晶体，所述该非线性晶体匹配的温度大于室温。
2. 如权利要求1所述的被动调Q激光器，其特征在于，所述非线性晶体匹配的温度大于25℃，小于等于150℃。
3. 如权利要求2所述的被动调Q激光器，其特征在于，所述非线性晶体匹配的温度大于等于40℃，小于等于60℃。
4. 如权利要求3所述的被动调Q激光器，其特征在于，所述非线性晶体匹配的温度等于50度。
5. 如权利要求1-4任一所述的被动调Q激光器，其特征在于，所述激光头包括准直镜、聚焦镜、谐振腔；所述准直镜、聚焦镜、谐振腔集成在同一壳体内，并与泵浦系统分离；所述泵浦系统包括泵浦源，所述驱动源给泵浦源供电；所述泵浦源通过传能光纤与所述准直镜光耦合；所述谐振腔从聚焦镜一侧起，依次包括光耦合的反射镜、增益组件、被动调Q晶体和输出镜；所述输出镜出光面依次与所述非线性晶体耦合，所述非线性晶体出光面耦合有扩束镜。
6. 如权利要求5所述的被动调Q激光器，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李斌，孙冰，
申请(专利权)人：李斌，孙冰，
类型：发明
国别省市：天津;12