一种紫外光纤激光器制造技术

本申请提供一种紫外光纤激光器，依次包括高重频保偏光纤激光器、第一布儒斯特窗口片、第二半波片、第一平凸透镜、第一变频晶体、第一反射镜、第二变频晶体、第四反射镜、第二平凸透镜。所述高重频保偏光纤激光器可输出高重频保偏的基频信号光。穿过所述第一布儒斯特窗口片后的1000

【技术实现步骤摘要】
一种紫外光纤激光器


[0001]本专利技术涉及激光
，更具体地，涉及一种高重频、高稳定性的紫外光纤激光器。

技术介绍

[0002]近年来随着新能源行业日益蓬勃的需求，对前端激光加工技术提出了更高的要求。受限于材料吸收因素，传统的红外激光器对高反材料的吸收率很低，已不能满足锂电行业中铜材料等高反材料的焊接及切割。紫外激光凭借着其短的波长进而可以在更加精细的领域进行精密加工而深受社会的欢迎。
[0003]当前产生紫外激光的主要方式是通过纯固态激光器进行谐振腔+变频的方式产生，这样形成的紫外激光具有高的峰值功率和单脉冲能量，但是受限于固体材料特性，这种激光器重频低，能量转换效率低，输出的紫外光束功率终不能太高。光纤激光器拥有着高集成度，高稳定性等特性，通过变更增益光纤的长短可以比较容易实现高功率激光的输出。
[0004]当前为了提高激光输出的稳定性，通常会采用偏振片对激光传输的偏振态进行改变，以满足激光的稳定输出，然而偏振片对光线的吸收大，经过偏光片的光损失大，且偏振片材料本身难以耐受高功率激光，容易材料损伤失效，难以实现高功率、稳定性的激光输出。
[0005]基于此，有必要专利技术一种紫外光纤激光器，可以得到高重复频率、高能量转化效率、高功率、稳定性的紫外光输出。

技术实现思路

[0006]本申请的目的在于提供一种紫外光纤激光器，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0007]为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：一种紫外光纤激光器，依次包括高重频保偏光纤激光器、第一布儒斯特窗口片、第二半波片、第一平凸透镜、第一变频晶体、第一反射镜、第二变频晶体、第四反射镜、第二平凸透镜。
[0008]本申请的具体工作原理和过程如下：
[0009]所述高重频保偏光纤激光器可输出高重频保偏1000～1100nm的线偏振基频信号光，所谓保偏光纤为输入激光为线偏振光时，经过保偏光纤传输后，输出激光仍然为线偏振光。
[0010]所述第一布儒斯特窗口片为呈布儒斯特角放置的光学镜片，穿过第一布儒斯特窗口片后的1000～1100nm基频信号光具有特定偏振态。
[0011]光束再经过第二半波片时，第二半波片对线偏光的偏振态的方向进行调整，以满足第一变频晶体对进入其的高功率输入激光的偏振态方向的要求，得到理想的倍频激光。所述第一平凸透镜时，光束会被聚焦，以实现入射第一变频晶体8的光束具有高能量密度和高功率密度。
[0012]所述第一变频晶体使用LBO/BBO或其他倍频晶体，当1000～1100nm基频信号光穿过该第一变频晶体且功率密度达到非线性阈值时，会产生相应的二次谐波，即倍频光，产生的倍频光的光频率为基频光的一半，此时产生的即为紫外。由于从第一变频晶体内出射的倍频光和基频信号光是发散光。
[0013]所述第一反射镜的受光面为具有反射功能的凹面镜，采用第一反射镜对从第一变频晶体内出射的倍频光和基频信号光进行聚焦修正，且通过设置第一反射镜和第二变频晶体放置角度，使得进入第二变频晶体的高功率入射光可以满足第二变频晶体的偏振态的角度要求。由于当由第一反射镜反射聚焦后的1000
‑
1100nm和500
‑
550nm混频光穿过第二变频晶体，且功率密度达到非线性阈值时，会产生相应的三次谐波，即和频光，产生的和频光的光频率为基频光的三倍，此时产生的即为紫外光束(330
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370nm)。
[0014]所述第四反射镜再将经过第二变频晶体后的光束进行筛选，将需要的330
‑
370nm紫外光束和经三倍频后残余的1000
‑
1100nm和500
‑
550nm光束进行分离。最后，所述第二平凸透镜对第二变频晶体内出射的和紫外光进行准直，以满足后序生产需求。
[0015]本申请的激光器是通过对高重频保偏光纤激光器进行两次腔外倍频实现，所述高重频频保偏光纤激光器输出高重频保偏1000～1100nm红外光到达第一布儒斯特窗口片之后，由于第一布儒斯特窗口片与光路之间成一定夹角，光束因不完全透射或其他原因产生的回返光就很少，且第一布儒斯特窗口片可以使得线偏光具有较好的透过率。其次，经过第一布儒斯特窗口片之后的光束，即1000～1100nm基频信号光具有特定偏振态，但是光路方向和偏振方向之间形成一种三维坐标关系，单独调控第一布儒斯特窗口片难以完全满足第一变频晶体对入射激光偏振态的方向的需求，或者说单独调控第一布儒斯特窗口片，一般仅可以调控1～2个维度的方向，难以稳定输出第一变频晶体需要的激光。
[0016]在第一布儒斯特窗口片的后面放置第二半波片，该半波片的作用主要是用来调节该镜片之后光束在另一个维度的偏振方向与之前的偏振方向发生旋转，这样做的目的在于，进一步提升满足第一变频晶体需求的激光，减少回返光，提升器件的整体稳定性。
[0017]所述第一反射镜对从第一变频晶体内出射的倍频光和基频信号光进行聚焦修正，且通过设置第一反射镜和第二变频晶体放置角度，以满足第二变频晶体的三次谐波所要求的功率、能量和偏振态的角度需求。
[0018]本申请一方面可以保护前端高重频保偏光纤激光器(高重频保偏光纤激光器对回返光很敏感，回返光强时易发生光纤打点或者器件损伤)，另一方面该设计可以极大地提高系统的功率稳定性，因为原光路路径返回的光和正向传输的光具有相同的相位、频率、周期等参数，易发生干涉，干扰原光路传输。
[0019]本申请提供的紫外光纤激光器可以大幅提高紫外光纤激光器系统稳定性，该紫外光纤激光器至少包括第一布儒斯特窗口片、第二半波片、第一反射镜，由于布儒斯特窗口片、半波片、第一反射镜对光线的吸收远远低于常规的偏振片对光线的吸收，且材料对高功率激光具有更强的耐受力，继而可实现高功率的稳定输出，同时，基于布儒斯特角的特性，巧妙利用半波片对偏振态进行调节，进而可实现激光光路稳定性、输出功率稳定性，且极大地降低了对紫外光纤激光器的器件损伤率。
附图说明
[0020]为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1为本申请提供的紫外光纤激光器的第一结构示意图；
[0022]图2为本申请提供的紫外光纤激光器的第二结构示意图；
[0023]图3为本申请提供的紫外光纤激光器的第三结构示意图；
[0024]图4为本申请提供的紫外光纤激光器的第四结构示意图；
[0025]图5为本申请提供的紫外光纤激光器的第五结构示意图；
[0026]图6为本申请提供的紫外光纤激光器的第六结构示意图。
[0027]附图标记：1、高重频保偏光纤激光器，2、第一半波片，3、第一布儒斯特窗口片，4、第二半波片，5、第一小孔光阑，6、第一平凸透镜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种紫外光纤激光器，其特征在于,依次包括高重频保偏光纤激光器(1)、第一布儒斯特窗口片(3)、第二半波片(4)、第一平凸透镜(6)、第一变频晶体(8)、第一反射镜(9)、第二变频晶体(17)、第四反射镜(16)、第二平凸透镜(19)；所述高重频保偏光纤激光器(1)输出高重频保偏1000～1100nm的线偏振型基频信号光；所述第一布儒斯特窗口片(3)为呈布儒斯特角放置的光学镜片；在光束经过所述第一平凸透镜(6)时，光束会被聚焦；所述第一变频晶体(8)和第二变频晶体(17)为倍频晶体；所述第一反射镜(9)的受光面为具有反射功能的凹面镜，光束经过第一反射镜(9)后，所述混频光束均会发生同向反射；所述第四反射镜(16)可将经过第二变频晶体(17)后的光束进行筛选，将需要的330
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370nm紫外光束进行反射，并将经三倍频后残余的1000
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1100nm和500
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550nm光束进行透射，从主光路中剥除；所述第二平凸透镜(19)对第二变频晶体(17)内出射的和紫外光进行准直。2.根据权利要求1所述的紫外光纤激光器，其特征在于,还包括第一半波片(2)，所述第一半波片(2)位于所述高重频保偏光纤激光器(1)和第一布儒斯特窗口片(3)之间。3.根据权利要求2所述的紫外光纤激光器，其特征在于,还可以包括第二反射镜(10)、第一收集器(11)和第三反射镜(14)、第二收集器(15)，所述第二反射镜(10)、第一收集器(11)均位于所述第一反射镜(9)的透射端面外侧，所述第一收集器(11)环绕所述第二反射镜(10)，所述第三反射镜(14)、第二收集器(15)均位于所述第四反射镜(16)的透射端面外侧，所述第二收集器(15)环绕所述第三反射镜(14)。4.根据权利要求3所...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄国溪，张成宝，张帆，
申请(专利权)人：深圳公大激光有限公司，
类型：发明
国别省市：