一种直接产生双路相干光的激光器制造技术

本申请属于短脉冲激光技术领域，特别是涉及一种直接产生双路相干光的激光器。现有的多光束激光光刻装置存在器件过多，光能利用率低，干涉条纹光强分布不均匀等缺点。本申请提供了一种直接产生双路相干光的激光器，包括依次排列的第一激光振荡组件、电光调Q组件和第二激光振荡组件；所述第一激光振荡组件包括依次排列的第一达曼透射光栅、第一激光晶体激励构件和第一达曼反射光栅；所述第二激光振荡组件包括第二达曼反射光栅、第二激光晶体激励构件和第二达曼透射光栅；所述第一激光晶体激励构件包括第一泵浦光源和第一激光晶体，所述第二激光晶体激励构件包括第二泵浦光源和第二激光晶体。此双路光干涉效果好、工作效率高、可靠性高。

【技术实现步骤摘要】
一种直接产生双路相干光的激光器
本申请属于短脉冲激光
，特别是涉及一种直接产生单纵模模式、相位差锁定、偏振态一致、光强相等的双路相干光的激光器。
技术介绍
多光束激光干涉制作功能表面是指在材料表面通过微纳米结构加工，构建大面积亚微米周期性结构的技术，通过多束相干激光形成周期性或者准周期性光场，可以直接作用到材料表面或者内部刻蚀出三维周期性结构，这些周期性结构具有特殊的功能，如自清洁、斥水、亲水、耐磨、陷光等等。多光束激光干涉加工具有加工面积大、加工尺度灵活多变、成本低廉等优势，已受到研究者和用户们的高度重视，利用多光束激光干涉加工出的微纳米结构也在许多领域得到广泛应用，如芯片制作、人工关节、航天元件、太阳能电池板等。目前多光束激光干涉系统均采用单一光束输出的激光器，采用各种分光方式对原光束进行分光，然后再用反射镜对各分束光进行反射相交获得干涉，这种分光系统存在两个问题，一是系统的组成存在结构复杂、调整困难和可靠性低的问题；二是单束激光在分光与相交过程中由于多个透射介质和反射介质的作用，将产生波前畸变、相位和偏振态变化、光强不一致等现象，影响干涉加工效果和质量。
技术实现思路
1.要解决的技术问题基于现有的多光束激光光刻系统普遍采用对原激光束进行一分二、二分四等分光方法，需要使用离散式多支架装置，校准过程繁琐，并且只能进行单一周期纳米结构的加工，想要获得其他周期的干涉图案需要重新调整整套光路，过程复杂不易实现；同时还存在着器件过多，光能利用率低，干涉条纹光强分布不均匀等缺点的问题，本申请提供了一种直接产生多路相干光的激光器。2.技术方案为了达到上述的目的，本申请提供了一种直接产生双路相干光的激光器，包括依次排列的第一激光振荡组件、电光调Q组件和第二激光振荡组件；所述第一激光振荡组件包括依次排列的第一达曼透射光栅、第一激光晶体激励构件和第一达曼反射光栅，所述第一达曼反射光栅倾斜设置；所述第二激光振荡组件包括第二达曼反射光栅、第二激光晶体激励构件和第二达曼透射光栅，所述第二达曼反射光栅倾斜设置；所述第一达曼反射光栅、所述电光调Q组件与所述第二达曼反射光栅依次排列；所述第一激光晶体激励构件包括第一泵浦光源和第一激光晶体，所述第一泵浦光源与所述第一激光晶体相对设置，所述第二激光晶体激励构件包括第二泵浦光源和第二激光晶体，所述第二泵浦光源与所述第二激光晶体相对设置。本申请提供的另一种实施方式为：所述第一激光晶体为Ce-Nd:YAG，所述第一激光晶体尺寸为ф7*110mm，所述第二激光晶体为Ce-Nd:YAG，所述第二激光晶体尺寸为ф7*110mm。本申请提供的另一种实施方式为：所述第一达曼透射光栅为透射式体光栅，所述第二达曼透射光栅为透射式体光栅。本申请提供的另一种实施方式为：所述第一达曼反射光栅为反射式体光栅，所述第二达曼反射光栅为反射式体光栅。本申请提供的另一种实施方式为：所述电光调Q组件包括Q开关和偏振器，所述第一达曼反射光栅、所述Q开关、所述偏振器与所述第二达曼反射光栅依次排列。本申请提供的另一种实施方式为：所述第一达曼反射光栅与光轴平面垂直、与光轴夹角45°，所述第二达曼反射光栅与光轴平面垂直、与光轴夹角为45°。本申请提供的另一种实施方式为：所述第一达曼透射光栅、所述第一达曼反射光栅、所述第二达曼反射光栅与所述第二达曼透射光栅组成激光谐振腔。本申请提供的另一种实施方式为：所述第一泵浦光源和第一激光晶体组成激光器泵浦源和工作物质，采用双灯双棒、一充二放工作方式，高压脉冲氙灯尺寸7*180mm，有效极间距110mm；所述第二泵浦光源和第二激光晶体组成激光器泵浦源和工作物质，采用双灯双棒、一充二放工作方式，高压脉冲氙灯尺寸7*180mm，有效极间距110mm。本申请提供的另一种实施方式为：所述直接产生双路相干光的激光器应用于金属材料和非金属材料。本申请提供的另一种实施方式为：所述金属材料为钛合金或者不锈钢，所述非金属材料为硅片或者陶瓷。3.有益效果与现有技术相比，本申请提供的直接产生双路相干光的激光器的有益效果在于：本申请提供的直接产生双路相干光的激光器，利用反射达曼光栅和透射达曼光栅作为激光器谐振腔的腔镜、在谐振腔内泵浦多晶体进行互注入运转的多路输出激光器。从系统源头上创新性地设计开发具有单纵模运转、相位差锁定、电光调制的双路线偏振激光源，输出的双路激光可以直接相交干涉，不再需要进行分光、相位调整、偏振态调制和光强匹配等操作，既解决了系统结构复杂、调整困难的问题，又减少了分光、调相位等环节而保证了光束质量，可以实现良好的干涉加工效果，为光刻加工等应用领域提供良好的技术解决方案。在满足应用领域需求的同时，所设计的装置结构简单、成本低廉、操作快捷方便，易于实现工程化。本申请提供的直接产生双路相干光的激光器，采用光栅技术使激光器以较高效率获得单纵模输出、以互注入工作方式实现相位差锁定，保证了多路输出的激光束的良好相干性，可直接进行反射相交干涉，也可以进行一分二得到四光束干涉，干涉效果好、工作效率高、可靠性高。本申请提供的直接产生双路相干光的激光器装置，设计了主动选模和被动锁相的双路输出脉冲激光器，可输出相位差锁定、能量相等的两路单纵模激光束，该两束激光是很好的相干光，可用于搭建激光干涉加工装置。使用时激光器发出的两束激光可以利用两个反射镜进行角度调整后会聚到一起形成干涉光斑，两个反射镜的夹角决定了加工周期的不同，从而实现双光束、多种入射夹角的会聚干涉。两激光束干涉所产生的干涉条纹与加工材料相互作用，可刻蚀出待加工材料表面的沟槽结构；如果把两束再分为四光束，可实现四光束干涉加工并获得不同周期的阵列微纳米结构。本申请提供的直接产生双路相干光的激光器，提供了一种获得高质量相干激光双光束的方法，相对于现有的激光干涉加工系统采用的一分多方案，本申请所提供的产生双路相干光的激光器装置设计了主动选模和被动锁相的双路输出脉冲激光器，可输出相位差锁定、具有高光束质量、能量相等的双路单纵模激光束，所产生的相干光可直接搭建激光干涉加工装置。附图说明图1是本申请的直接产生双路相干光的激光器的结构示意图；图2是本申请的直接产生双路相干光的激光器立体结构示意图；图中：1-第一达曼透射光栅、2-第一泵浦光源、3-第一激光晶体、4-第一达曼反射光栅、5-Q开关、6-偏振器、7-第二达曼反射光栅、8-第二泵浦光源、9-第二激光晶体、10-第二达曼透射光栅。具体实施方式在下文中，将参考附图对本申请的具体实施例进行详细地描述，依照这些详细的描述，所属领域技术人员能够清楚地理解本申请，并能够实施本申请。在不违背本申请原理的情况下，各个不同的实施例中的特征可以进行组合以获得新的实施方式，或者替代某些实施例中的某些特征，获得其它优选的实施方式。传统的Mach-Zehnder干涉光刻仪为双光束干涉光刻装置，校准过程繁琐，需本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种直接产生双路相干光的激光器，其特征在于：包括依次排列的第一激光振荡组件、电光调Q组件和第二激光振荡组件；/n所述第一激光振荡组件包括依次排列的第一达曼透射光栅、第一激光晶体激励构件和第一达曼反射光栅，所述第一达曼反射光栅倾斜设置；/n所述第二激光振荡组件包括第二达曼反射光栅、第二激光晶体激励构件和第二达曼透射光栅，所述第二达曼反射光栅倾斜设置；/n所述第一达曼反射光栅、所述电光调Q组件与所述第二达曼反射光栅依次排列；/n所述第一激光晶体激励构件包括第一泵浦光源和第一激光晶体，所述第一泵浦光源与所述第一激光晶体相对设置，所述第二激光晶体激励构件包括第二泵浦光源和第二激光晶体，所述第二泵浦光源与所述第二激光晶体相对设置。/n

【技术特征摘要】
1.一种直接产生双路相干光的激光器，其特征在于：包括依次排列的第一激光振荡组件、电光调Q组件和第二激光振荡组件；
所述第一激光振荡组件包括依次排列的第一达曼透射光栅、第一激光晶体激励构件和第一达曼反射光栅，所述第一达曼反射光栅倾斜设置；
所述第二激光振荡组件包括第二达曼反射光栅、第二激光晶体激励构件和第二达曼透射光栅，所述第二达曼反射光栅倾斜设置；
所述第一达曼反射光栅、所述电光调Q组件与所述第二达曼反射光栅依次排列；
所述第一激光晶体激励构件包括第一泵浦光源和第一激光晶体，所述第一泵浦光源与所述第一激光晶体相对设置，所述第二激光晶体激励构件包括第二泵浦光源和第二激光晶体，所述第二泵浦光源与所述第二激光晶体相对设置。


2.如权利要求1所述的直接产生双路相干光的激光器，其特征在于：所述第一激光晶体为Ce-Nd:YAG，所述第一激光晶体尺寸为ф7*110mm，所述第二激光晶体为Ce-Nd:YAG，所述第二激光晶体尺寸为ф7*110mm。


3.如权利要求1所述的直接产生双路相干光的激光器，其特征在于：所述第一达曼透射光栅为透射式体光栅，所述第二达曼透射光栅为透射式体光栅。


4.如权利要求1所述的直接产生双路相干光的激光器，其特征在于：所述第一达曼反射光栅为反射式体光栅，所述第二达曼反射光栅为反射式体光栅。


5....

【专利技术属性】
技术研发人员：李永亮，王驰，杨超，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：新型
国别省市：吉林;22