一种紫外激光器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种紫外激光器，通过将三倍频晶体固定在三倍频晶体座上，通过三倍频晶体座可调节三倍频晶体的三个转动自由度；将二倍频晶体固定在二倍频晶体座上，通过二倍频晶体座可调节二倍频晶体的三个转动自由度；实现了三倍频晶体与二倍频晶体分开调节，相互之间不会影响；通过三倍频晶体座和二倍频晶体座，使得二倍频晶体和三倍频晶体的三个转动自由度可独立进行调节，两两自由度之间的调节不会相互影响，调节非常快速方便，效率更高，调节的效果更好。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及激光
，特别涉及一种紫外激光器。
技术介绍
紫外激光波长短，聚焦光斑小，光子能量大，在材料加工过程中直接破坏许多非金属材料的分子键而实现“冷”加工，材料边缘光滑，炭化小。二极管泵浦的355nm紫外激光器具有光束质量好、效率高、功率稳定性好、可靠性高、使用方便、体积小等诸多优点，在精密材料加工、光刻、光谱分析、医疗和科研等领域有着广泛的应用。二极管泵浦的大功率（>8W）355nm紫外激光都是通过将波长1064nm的基频红外激光进行腔内或腔外二倍频，然后部分基频光与二倍频产生的532nm绿光进行相应方式三倍频（即和频）实现的。二倍频与三倍频都是激光在光学非线性晶体中进行的非线性转换过程。相较于腔内非线性转换方式，腔外方式激光聚焦光斑更小，对光学非线性晶体表面镀膜的要求更高，因此晶体更容易损坏。国外相干(Coherent)、光谱物理(Spectra-Physics)等公司都是采用这种非线性转换方式。它们是通过对非线性晶体进行移位以限制晶体表面工作点工作时间的方法，来保证激光器长时间稳定可靠工作的。但是这种方法对晶体位置移动控制有非常高的要求（激光相对非线性晶体只有一个最佳朝向位置），一般要进行精密的位置检测和判别，系统控制复杂。同时要实现高效率的二倍频及三倍频，进入三倍频非线性晶体中的1064nm红外激光和532nm绿光光子数之比应为1:1，而实际上两种波长激光光子数很难达到这个配比，从而影响非线性转换效率。对于腔内方式，由于激光器腔内光强比腔外有一个数量级的提高，和腔外非线性转换方式相比，要实现同样效率、同等功率的紫外激光输出，这种方式对非线性晶体表面镀膜的要求比腔外方式低得多，因此晶体寿命更长。这种方式一般没有红外激光输出腔外，输出腔外的绿光和紫外激光可以看作是红外激光谐振腔的一种等效损耗，优化非线性晶体的光学、机械尺寸等参数一般就可以达到很高的非线性转换效率。但是，由于在激光器腔内有多个波长（红外808nm、1064nm、绿光532nm、紫外355nm）同时相互作用，彼此之间有能量交换，而这种交换还容易受外界条件(如激光晶体散热、泵浦激光耦合聚焦的光束质量等)的影响；同时非线性二倍频、三倍频晶体需要三个以上自由度的调节和温度调节，因此相对于腔外方式更难实现高稳定可靠运转。实现8W以上大功率紫外激光的可靠稳定输出，要求1064nm红外基频激光能够产生高光束质量的高功率基膜振荡，激光晶体有尽可能小的热透镜和热致双折射效应，同时为了实现最好的非线性偏振匹配，要求紫外非线性晶体和绿光非线性晶体调节方便，一般要着眼于解决以下两个方面的技术问题：1、激光晶体是产生基频激光的工作物质，二极管泵浦的355nm大功率紫外激光器激光晶体一般采用Nd:YVO4或者Nd:YAG。这两种激光晶体都要求良好的散热，否则散热不好热阻很大会导致激光晶体产生很强的热透镜效应和热致双折射效应，激光器不能稳定可靠运转，严重影响基频基模激光的输出功率和光束质量，从而影响高光束质量大功率紫外激光的产生，甚至导致不出激光或激光晶体断裂（尤其是Nd:YVO4晶体）。一般激光晶体热耦合都是在晶体侧面包裹一层铟箔，然后用铜块压紧铟箔，再将晶体铜座加热使铟箔融化，这样铟箔就起到给激光晶体散热的作用。但是这种方法要么因为铜块压得过紧导致激光晶体承受了压力而引起激光光束畸变，要么因为铟箔不能完全填满激光晶体侧面和铜块之间的缝隙而导致热阻很大，实际上不能可靠的减小热耦合热阻，严重影响大功率紫外激光的产生。因此减小激光晶体散热热耦合的热阻，加快激光晶体的散热，无疑是尚待解决的一个关键问题。2、二倍频晶体和三倍频晶体是产生绿光和紫外光的工作物质，由于涉及到二倍频、三倍频过程中的偏振匹配，为了达到最佳的倍频及和频效率，除了要调节两个晶体的匹配温度之外，还要精细调节两个晶体的三个转动自由度，及进行三个转动方向的调节，每个晶体调节好之后还要固定好晶体座防止跑位。一般两个晶体都是在同一个安装座上面进行调节，调节时松开紧固螺钉，调好之后再紧固。但是这样一来调好的晶体位置又变了，调节一个自由度的时候会影响另外两个自由度，晶体始终难以调到最佳位置并紧固，非常繁琐费时。同时因为共用一个晶体安装座，针对一个晶体的调节会影响另外一个晶体，往往需要反复调试才能达到效果，浪费很多时间。因此，现有的技术还有待改进和提高。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足之处，本技术的目的在于提供一种紫外激光器，二倍频晶体和三倍频晶体的三个转动自由度可独立进行调节，两两自由度之间的调节不会相互影响。为了达到上述目的，本技术采取了以下技术方案：一种紫外激光器，包括激光器腔体，所述激光器腔体内设置有：第一泵浦激光光源；第二泵浦激光光源；第一镜片；第二镜片；激光晶体模块；红外激光全反镜；声光Q开关；三倍频晶体模组，包括三倍频晶体和三倍频晶体座，所述三倍频晶体固定在三倍频晶体座上，通过三倍频晶体座可调节三倍频晶体的三个转动自由度；二倍频晶体模组，包括二倍频晶体和二倍频晶体座，所述二倍频晶体固定在二倍频晶体座上，通过二倍频晶体座可调节二倍频晶体的三个转动自由度；反射尾镜；用于吸收绿激光的绿光吸收池；所述第一泵浦激光光源发出的泵浦激光经过第一镜片进入到激光晶体模块中，所述第二泵浦激光光源发出的泵浦激光经过第二镜片进入到激光晶体模块中；所述第一泵浦激光光源发出的泵浦激光与所述第二泵浦激光光源发出的泵浦激光在激光晶体模块中产生基模振荡并输出基频激光，所述红外激光全反镜将基频激光反射到声光Q开关中，声光Q开关将连续的基频激光调制为脉冲基频激光并输出；所述脉冲基频激光依次穿过所述三倍频晶体、二倍频晶体后，经反射尾镜反射回二倍频晶体中；所述二倍频晶体产生绿激光，并输出到三倍频晶体中，由所述三倍频晶体产生紫外激光；三倍频晶体中未被转换成紫外激光的绿激光出射到绿光吸收池中，被绿光吸收池吸收。所述的紫外激光器中，所述激光晶体模块包括晶体座和设置在晶体座内的激光晶体，所述激光晶体与晶体座之间设置有导热膏。所述的紫外激光器中，所述晶体座包括基座、横截面为L形的凸起和横截面为倒L形的挡块；所述凸起固定在所述基座上，所述挡块设置在所述凸起上，所述凸起和挡块之间形成用于固定所述激光晶体的通道；所述导热膏设置在激光晶体与所述通道之间的缝隙中。所述的紫外激光器中，所述激光晶体两端面与所述通道之间设置有用于密封所述通道内的导热膏的硅橡胶圈。所述的紫外激光器中，所述三倍频晶体座包括三倍频晶体底座、第一支撑板、第一固定块和第一组合圆柱体；所述三倍频晶体底座上设置有至少三个螺纹孔，所述三倍频晶体底座通过与所述螺纹孔适配的固定螺钉固定在所述激光器腔体内；所述第一支撑板竖直设置在所述三倍频晶体底座上，所述第一支撑板上设置有一个销钉孔、至少两个螺纹孔，所述第一固定块的左侧面上设置有与所述销钉孔适配的圆柱凸起，所述第一固定块通过与第一支撑板上的螺纹孔适配的螺钉固定在第一支撑板上；所述第一固定块内设置有用于容纳所述第一组合圆柱体的第一通孔，所述第一通孔的一端开设在第一固定块的正面，所述第一通孔的另一端开设在第一固定块的反面；所述第一固定块的顶面设置有螺纹孔，所述第一固定块顶面的螺纹孔与所述第一通孔连通，所述第一组合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种紫外激光器，包括激光器腔体，其特征在于，所述激光器腔体内设置有：第一泵浦激光光源；第二泵浦激光光源；第一镜片；第二镜片；激光晶体模块；红外激光全反镜；声光Q开关；三倍频晶体模组，包括三倍频晶体和三倍频晶体座，所述三倍频晶体固定在三倍频晶体座上，通过三倍频晶体座可调节三倍频晶体的三个转动自由度；二倍频晶体模组，包括二倍频晶体和二倍频晶体座，所述二倍频晶体固定在二倍频晶体座上，通过二倍频晶体座可调节二倍频晶体的三个转动自由度；反射尾镜；用于吸收绿激光的绿光吸收池；所述第一泵浦激光光源发出的泵浦激光经过第一镜片进入到激光晶体模块中，所述第二泵浦激光光源发出的泵浦激光经过第二镜片进入到激光晶体模块中；所述第一泵浦激光光源发出的泵浦激光与所述第二泵浦激光光源发出的泵浦激光在激光晶体模块中产生基模振荡并输出基频激光，所述红外激光全反镜将基频激光反射到声光Q开关中，声光Q开关将连续的基频激光调制为脉冲基频激光并输出；所述脉冲基频激光依次穿过所述三倍频晶体、二倍频晶体后，经反射尾镜反射回二倍频晶体中；所述二倍频晶体产生绿激光，并输出到三倍频晶体中，由所述三倍频晶体产生紫外激光；三倍频晶体中未被转换成紫外激光的绿激光出射到绿光吸收池中，被绿光吸收池吸收。...

【技术特征摘要】
1.一种紫外激光器，包括激光器腔体，其特征在于，所述激光器腔体内设置有：第一泵浦激光光源；第二泵浦激光光源；第一镜片；第二镜片；激光晶体模块；红外激光全反镜；声光Q开关；三倍频晶体模组，包括三倍频晶体和三倍频晶体座，所述三倍频晶体固定在三倍频晶体座上，通过三倍频晶体座可调节三倍频晶体的三个转动自由度；二倍频晶体模组，包括二倍频晶体和二倍频晶体座，所述二倍频晶体固定在二倍频晶体座上，通过二倍频晶体座可调节二倍频晶体的三个转动自由度；反射尾镜；用于吸收绿激光的绿光吸收池；所述第一泵浦激光光源发出的泵浦激光经过第一镜片进入到激光晶体模块中，所述第二泵浦激光光源发出的泵浦激光经过第二镜片进入到激光晶体模块中；所述第一泵浦激光光源发出的泵浦激光与所述第二泵浦激光光源发出的泵浦激光在激光晶体模块中产生基模振荡并输出基频激光，所述红外激光全反镜将基频激光反射到声光Q开关中，声光Q开关将连续的基频激光调制为脉冲基频激光并输出；所述脉冲基频激光依次穿过所述三倍频晶体、二倍频晶体后，经反射尾镜反射回二倍频晶体中；所述二倍频晶体产生绿激光，并输出到三倍频晶体中，由所述三倍频晶体产生紫外激光；三倍频晶体中未被转换成紫外激光的绿激光出射到绿光吸收池中，被绿光吸收池吸收。2.根据权利要求1所述的紫外激光器，其特征在于，所述激光晶体模块包括晶体座和设置在晶体座内的激光晶体，所述激光晶体与晶体座之间设置有导热膏。3.根据权利要求2所述的紫外激光器，其特征在于，所述晶体座包括基座、横截面为L形的凸起和横截面为倒L形的挡块；所述凸起固定在所述基座上，所述挡块设置在所述凸起上，所述凸起和挡块之间形成用于固定所述激光晶体的通道；所述导热膏设置在激光晶体与所述通道之间的缝隙中。4.根据权利要求3所述的紫外激光器，其特征在于，所述激光晶体两端面与所述通道之间设置有用于密封所述通道内的导热膏的硅橡胶圈。5.根据权利要求1所述的紫外激光器，其特征在于，所述三倍频晶体座包括三倍频晶体底座、第一支撑板、第一固定块和第一组合圆柱体；所述三倍频晶体底座上设置有至少三个螺纹孔，所述三倍频晶体底座通过与所述螺纹孔适配的固定螺钉固定在所述激光器腔体内；所述第一支撑板竖直设置在所述三倍频晶体底座上，所述第一支撑板上设置有一个销钉孔、至少两个螺纹孔，所述第一固定块的左侧面上设置有与所述销钉孔适配的圆柱凸起，所述第一固定块通过与第一支撑板上的螺纹孔适配的螺钉固定在第一支撑板上；所述第一固定块内设置有用于容纳所述第一组合圆柱体的第一通孔，所述第一通孔的一端开设在第一固定块的正面，所述第一通孔的另一端开设在第一固定块的反面；所述第一固定块的顶面...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖磊，赵建涛，徐地华，
申请(专利权)人：昆山市正业电子有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32