一种四次谐波固体激光器，包括二次谐波产生腔体、四次谐波产生腔体，二次谐波产生腔体和四次谐波产生腔体模块化独立设计，在四次谐波产生腔体内四次谐波所经过的光学器件对应安装有电机，这些电机与电脑相连，当四次谐波激光使其经过的光学器件表面的膜层开始降解时，电脑控制电机移动各光学器件，使四次谐波激光通过光学器件的其余膜层的未降解处。二次谐波激光产生部件和四次谐波激光产生部件模块化设计，使装调简单，维修替换容易。四次谐波经过的光学元器件采用电脑控制电机位移技术，位移轨迹包括直线移动、旋转移动，当四次谐波激光使其经过的光学元器件表面的膜层开始降解时，电脑控制各器件移动，使四次谐波激光通过光学器件其余的膜层未降解处，使得激光器最终寿命等于光学元器件单点使用寿命乘以可移动点的总数。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种四次谐波固体激光器。技术背景近几年来，随着激光加工产业的高速发展，激光加工已渗透进各种领域。 特别是在激光精细加工方面，对比于机械加工设备，激光加工过程中的无耗材， 无震动，无需冷却液，可加工任意形状等优点，使得在精细加工方面激光加工 设备正在一步一步的取代传统的机械加工设备。而短波长高功率紫外激光由于 具有高分辨率和高吸收，冷加工等特点，成为了激光精细加工的重要发展方向。美国Coherent公司研发了激光平均功率为1 3wNd: YAG调Q四倍频激光 器，主要用于激光打标和TFT切割；研发了激光功率200mw连续四倍频激光器， 主要用于半导体硅园片的质量检验和微光刻。美国Spectra-Physics公司研发了激光平均功率l~2w调Q Nd: YV04和lw 连续四倍频激光器，可用于晶园片切割、宝石基片划片、鑽微孔、FBG制造和 DVD光碟刻制。为了产生高功率四次谐波激光通常采用在激光谐振腔外把谐波聚焦到四倍 频非线性晶体上，获得足够的二次谐波功率密度来提高倍频效率，如sony公司 美国专利第US 6249371号和Acuhighr公司美国专利第US 6741620 B2号所示， 同时Spectra-Physics公司和Coherent公司也采用这种腔外单程倍频率的方法， 这种方法简单稳定，但为了达到较高的四倍频转换效率，必须用二次谐波重聚 焦在四倍频非线性晶体上，因此在四倍频非线性晶体上产生的高功率密度的四 次谐波激光易导致非线性介质破坏。另外，未被转换为四次谐波的二次谐波将 透过非线性晶体被浪费掉，因此，四次谐波激光的转换效率也受到一定的限制。另一种激光调Q四次谐波产生方法为基波谐振腔内谐波晶体串联方法。 Lightwave Electronics公司美国专利第US 6697391 B2号和Photonics Industries International公司美国专利第US 6229829号所示。这种方法利用了腔内基波高 功率密度，提高了谐波的转换效率，为了避免紫外光对腔内元件的损坏，用棱 镜或磨斜非线性晶体端面，把四次谐波激光导出腔外，该方法是基于单向谐波 作用，存在未被转换为四次谐波的二次谐波激光仍然被浪费掉，从而限制了四 次谐波输出功率。为了提高效率达到高功率输出，Kigre公司美国专利第US 5278852号和Quantronix公司美国专利第US 5943351号分别提出了腔内子腔和多次反射法。利用腔内二次谐波倍频光在四次谐波晶体上多次往返倍频，产生 高效率、高功率四次谐波激光输出，这种方法的问题是紫外激光输出为双光束， 使输出功率和激光模式受限。上述常用四次谐波晶体为BBO， 二次谐波激光在BBO上再倍频得到紫外 波段。sony公司美国专利第US 6249371号用基波和三次谐波在LBO晶体上混 频也获得四次谐波激光输出；另外新非线性晶体CLBO有很高的谐波转换效率 和优良的深紫外透光性能，日本Research Development利用CLBO产生了四次 谐波和五次谐波深紫外激光。但是CLBO易潮解且材料松软易碎，需逐渐提高 后可用于工业产品。国内四次谐波紫外激光尚处于基础研究阶段，南京大学和山东师范大学合 作研究用腔外聚焦倍频法得到63mw/266nm激光输出(《物理学报》，何京良等 人著，第49巻，第10期，2000年，第2106 2108页)。西安光机所用外腔共振 法探测到连续266nm激光信号(《光子学报》，陈国夫等人著，第28巻，第8期， 1999年，第684~687页)。清华大学和北京大学联合共同研究用CLBO非线性 晶体倍频得到78mw/266nm激光(《人工晶体学报》，孙同庆等人著，第33巻， 第2期，2004年，第133-135页)。
技术实现思路
本专利技术所欲解决的技术问题是提供一种可以获得稳定四次谐波固体激光输 出，并且光转换效率高、四次谐波腔体与二次谐波腔体设计成独立模块，方便 装调替换、且紫外器件使用寿命长的四次谐波固体激光器。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是 一种四次谐波固体激光器， 包括二次谐波产生腔体、四次谐波产生腔体，二次谐波产生腔体和四次谐波产 生腔体模块化独立设计，在四次谐波产生腔体内四次谐波所经过的光学器件对 应安装有电机，这些电机与电脑相连，当四次谐波激光使其经过的光学器件表 面的膜层开始降解时，电脑控制电机移动各光学器件，使四次谐波激光通过光 学器件的其余膜层的未降解处。二次谐波腔体包括泵浦模块、Q开关、二倍频非线性晶体，端反射镜，角 度反射镜及整形系统，泵浦模块产生高功率密度基波光，基波光经端反射镜反 射后入射至二倍频非线性晶体，产生二次谐波激光经角度反射镜和整形系统透射输出。四次谐波腔体包括角度反射镜、端反射镜、四倍频非线性晶，被整形系统 整形后的二次谐波激光射入四倍频非线性晶体上，在端反射镜的多次反射下由 角度反射镜输出多次累积的四次谐波固体激光。所使用的二倍频非线性晶体可以为LBO、 BBO或CLBO非线性晶体。 所使用的四倍频非线性晶体可以为I类LBO、 I类BBO或I类CLBO非线性晶体。泵浦模块所使用的基波固体激光介质可以为:Nd:YAG、Nd:YV04、Nd:YLF、 Nd: Glass、 Yb: YAG或Er: YAG。使用的Q开关可以为声光开关、电光开关或饱和激收型被动Q开关。采用的泵浦光源可以为大功率半导体激光二极管端面泵浦、二极管侧面泵 浦、或氪灯、氙灯侧面泵浦。二次谐波产生腔体采用45G角折叠腔结构、小角度折叠腔结构或布鲁斯特角 折叠腔结构。四次谐波产生腔体采用45G角折叠腔结构、小角度折叠腔结构或布鲁斯特角 折叠腔结构。移动四次谐波激光器件的电机可以是步进电机、伺服电机、压电电机。移动四次谐波激光器件的移动轨迹可以是直线或旋转。四次谐波激光器件的移动可以是单独移动或同时移动。本专利技术所产生的技效果是本专利技术四次谐波固体激光器中，红外基波谐振腔设计为与激光介质热透镜平衡高功率密度稳定腔结构，形成了高线偏振激光 振荡，在这两个条件下，产生高功率密度基波。采用矩阵光学设计了高功率密度基波的半导体泵浦固体激光谐振腔及高效 的谐波转换效率。将高功率密度基波作用到二倍频非线性晶体上产生二次谐波， 二次谐波输出后进行光束整形射入四倍频非线性晶体上，采用二次谐波腔内-腔 外多次反射方法，使二次谐波构成闭路多次全反射，产生多次累积的四次谐波 固体激光输出，未被转换为四次谐波的二次谐波多次通过非线性晶体进行倍频，充分利用了二次谐波功率，达到高转换效率；采用光束整形后非聚焦光束的方 法延长四次谐波光学元器件表面单点膜层的使用寿命。本专利技术四次谐波固体激光器对二次谐波和四次谐波腔体在机械上进行模块 化设计，使得装调简单，维修替换容易。本专利技术四次谐波固体激光器对所有四次谐波经过的光学元器件采用电脑控 制电机位移技术，其中机械设计稳定小巧，电脑控制精准，包括直线、旋转等 位移轨迹，且具有位移记录功能，使得激光器最终寿命等于光学元器件单点使 用寿命乘以可移动点的总数。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1为本专利技术四次谐波固体激光器光路原理示意图。图2为本专利技术四次谐波固体激光器光机电总原理示意图本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种四次谐波固体激光器，包括二次谐波产生腔体、四次谐波产生腔体，其特征在于：二次谐波产生腔体和四次谐波产生腔体模块化独立设计，在四次谐波产生腔体内四次谐波所经过的光学器件对应安装有电机，这些电机与电脑相连，当四次谐波激光使其经过的光学器件表面的膜层开始降解时，电脑控制电机移动各光学器件，使四次谐波激光通过光学器件的其余膜层的未降解处。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：高云峰，周宇超，郑珺晖，李君，马淑贞，
申请(专利权)人：深圳市大族激光科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]
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