紫外激光器制造技术

本发明专利技术涉及一种紫外激光器，包括沿同光轴依次设置的泵浦源、传输光纤、耦合系统、激光输入镜、自倍频激光晶体、激光输出镜，激光输入镜与激光输出镜构成激光谐振腔，自倍频激光晶体为Dy:YAB晶体，泵浦源与传输光纤组成的泵浦光源位于耦合系统一侧的焦点处，自倍频激光晶体位于耦合系统另一侧的焦点处，自倍频光学晶体的通光方向为基频光自倍频的相位匹配方向，本紫外激光器通过LD端面泵浦、Dy:YAB自倍频激光晶体，从而实现波长为287.7nm的紫外激光，仅需使用一块自倍频激光晶体即可实现紫外激光的稳定输出，体积小、结构紧凑稳定、输出功率高、转换效率高、性能稳定、易实现、成本低。

【技术实现步骤摘要】
紫外激光器
本专利技术涉及一种紫外激光器。
技术介绍
紫外相干光源的波段短，单分子能量高、光斑小的特点在超高密度光驱、精密材料加工、紫外固化、光刻、光印刷、光通讯、医疗等领域有广泛的应用前景。常见的紫外激光器利用非线性晶体的倍频特性对泵浦源产生的基频光进行二次或多次的频率变换如倍频、混频等从而实现可见波段、红外波段激光到紫外波段激光的波长转换。以LBO晶体作为倍频晶体的紫外激光器为例，激光器泵浦源发出的1064nm的基频光通过非临界相位匹配的二倍频晶体倍频得到532nm二倍频光，1064nm基频光和经过二倍频得到的532nm激光通过三倍频晶体进行和频得到355nm紫外激光输出。在此过程中，由于三倍频激光的转换效率受二倍频和基频光的偏振态、光斑走离等光学特性的影响，难以获得高效的紫外激光。为了获得更高的转换效率，不可避免会在系统中引入更多的光学元件，使系统结构更加复杂，增加光路调试难度和要求，提高激光器制造成本。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种新型的紫外激光器。本专利技术解决技术问题所采用的方案是，一种紫外激光器，包括沿同光轴依次设置的泵浦源、传输光纤、耦合系统、激光输入镜、自倍频激光晶体、激光输出镜，所述激光输入镜与激光输出镜构成激光谐振腔，所述自倍频激光晶体为Dy:YAB晶体，泵浦源与传输光纤组成的泵浦光源位于耦合系统一侧的焦点处，自倍频激光晶体位于耦合系统另一侧的焦点处，所述激光输入镜、激光输出镜均为平面镜，自倍频光学晶体的通光方向为基频光自倍频的相位匹配方向。进一步的，所述泵浦源为蓝光LD泵浦源，泵浦波长范围460-480nm。进一步的，所述自倍频光学晶体沿基频光的相位匹配方向56-58°切割。进一步的，所述激光输入镜的入光侧面上镀有对460-480nm波段激光的抗反射膜，激光输入镜的出光侧面上依次镀有对460-480nm波段激光的抗反射膜、对560-600nm波段激光的高反射膜且280-300nm波段激光的高反射膜。进一步的，所述激光输出镜的入光侧面上镀有对280-300nm波段光高透过且对560-600nm波段激光的高反射膜。进一步的，所述自倍频激光晶体的入光侧面上镀有至少对280-300nm波段，460-480nm，560-600nm波段激光高透过的介质膜，自倍频激光晶体的出光侧面上镀有至少对280-300nm波段、560-600nm波段激光的高透过介质膜。进一步的，所述激光输入镜、激光输出镜的材质均为的CaF2。进一步的，所述自倍频光学晶体的长度为1-30mm。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：通过LD端面泵浦、Dy:YAB自倍频激光晶体，从而实现波长为287.7nm的紫外激光，仅需使用一块自倍频激光晶体即可实现紫外激光的稳定输出，具有体积小、结构紧凑稳定、输出功率高、转换效率高、性能稳定、易实现、成本低的优点，适用于工业生产应用。附图说明下面结合附图对本专利技术专利进一步说明。图1为实施例中紫外激光器的结构图；图2为实施例中Dy：YAB晶体有效非线性系数（|deff|）随匹配角（θm）的变化曲线；图3为实施例中Dy：YAB晶体匹配角（θm，φm）随基频光波长变化的拟合曲线。图中：1-泵浦源；2-传输光纤；3-耦合系统；301-平凸准直镜；302-平凸聚焦镜；4-激光输入镜；5-自倍频激光晶体；6-激光输出镜。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进一步说明。术语说明：高透过：系指对特定波长或波段光的反射率（R）大于%99；高反射：系指对特定波长或波段光的透过率（T）大于%99；相位匹配：非线性光学的非线性频率转化中要求动量守恒，即角动量守恒，其物理实质是基频光和倍频光传播到晶体出射面的相位面为等相位面。实验证明，当基频光以某一特定角度（θm，φm）入射晶体时，才能获得良好的倍频效果，而以其他角度（θ，φ）入射时，则倍频效果很差，甚至观测不到倍频光输出。根据相位匹配条件ω1n1+ω2n2=ω3n3，可求解对应基频光（ω1）的相位匹配角（θm，φm）。有效非线性光学系数（deff）：deff在频率变换的实质是当|deff|值越大，产生二次谐波（倍频光）的效率更高。deff值的大小受限于（θ，φ）的取值，在基频光和倍频光相位匹配条件下，（θ，φ）=（θm，φm），记角（θM，φM）为基频光和倍频光相位匹配时，|deff|取得最大值的方向角。如图1所示，一种紫外激光器，包括沿同光轴依次设置的泵浦源2、传输光纤2、耦合系统3、激光输入镜4、自倍频激光晶体5、激光输出镜6，所述光纤耦合系统由传输光纤2、耦合系统3组成；所述激光输入镜与激光输出镜构成激光谐振腔，所述自倍频激光晶体为稀土离子Dy3+离子掺杂、氧化物为基底的自倍频激光晶体，优选采用Dy:YAB晶体（Dy:YAl(BO3)4、晶体），泵浦源与传输光纤组成的泵浦光源位于耦合系统一侧的焦点处，自倍频激光晶体位于耦合系统另一侧的焦点处，所述激光输入镜、激光输出镜均为平面镜，自倍频光学晶体的通光方向为基频光自倍频的相位匹配方向。在本实施例中，所述耦合系统包括沿同光轴依次设置的平凸准直镜301，平凸聚焦镜302。在本实施例中，Dy3+离子掺杂量占光晶体总体积的千分之一到百分之十。在本实施例中，稀土离子Dy3+离子掺杂的激光晶体是目前直接获得黄光激光最具有潜力的竞选者，并且，Dy3+离子掺杂、氧化物为基底的自倍频激光晶体在黄光波段有大的发射截面。本专利技术所述自倍频激光晶体为Dy:YAB晶体。Dy:YAB晶体在473nm波长附近具有对黄光输出能级4F9/2的吸收峰，其吸收截面为1.342×10-21cm2；稀土离子Dy3+吸收473nm的泵浦光后，可激发来自上能级4F9/2到下能级6H13/2的跃迁从而产生575.5nm黄色荧光。在本实施例中，所述泵浦源为中心波长为473nm的蓝光LD泵浦源,使得自倍频激光晶体Dy:YAB对泵浦光的吸收效率增大，从而提高基频光的输出功率。在本实施例中，所述自倍频光学晶体沿基频光的相位匹配方向56-58°切割，优选的按57°.58′切割。在本实施例中，所述激光输入镜的入光侧面上镀有对460-480nm波段激光的抗反射膜，激光输入镜的出光侧面上依次镀有对460-480nm波段激光的抗反射膜、对560-600nm波段激光的高反射膜且280-300nm波段激光的高反射膜，所述激光输出镜的入光侧面上镀有对280-300nm波段光高透过且对560-600nm波段激光的高反射膜，通过对腔镜镀膜来减少谐振腔对泵浦光的损耗，增大自倍频晶体对泵浦光的吸收率，提高系统对紫外激光输出的增益。在本实施例中，所述自倍频激光晶体的入光侧面上镀有至少对280-300nm波段，460-480nm，560-600nm波段激光高透过的介质膜，自倍频激光晶体的出光侧面上镀有至少对280-300nm波段、560-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种紫外激光器，其特征在于：包括沿同光轴依次设置的泵浦源、传输光纤、耦合系统、激光输入镜、自倍频激光晶体、激光输出镜，所述激光输入镜与激光输出镜构成激光谐振腔，所述自倍频激光晶体为Dy:YAB晶体，泵浦源与传输光纤组成的泵浦光源位于耦合系统一侧的焦点处，自倍频激光晶体位于耦合系统另一侧的焦点处，自倍频光学晶体的通光方向为基频光自倍频的相位匹配方向。/n

【技术特征摘要】
1.一种紫外激光器，其特征在于：包括沿同光轴依次设置的泵浦源、传输光纤、耦合系统、激光输入镜、自倍频激光晶体、激光输出镜，所述激光输入镜与激光输出镜构成激光谐振腔，所述自倍频激光晶体为Dy:YAB晶体，泵浦源与传输光纤组成的泵浦光源位于耦合系统一侧的焦点处，自倍频激光晶体位于耦合系统另一侧的焦点处，自倍频光学晶体的通光方向为基频光自倍频的相位匹配方向。

【专利技术属性】
技术研发人员：陈慧彬，许凯泽，
申请(专利权)人：泉州师范学院，
类型：发明
国别省市：福建;35