一种紫外激光转化光路及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转化光路及紫外激光器，紫外激光转化光路包括基频红外光，通过分光模块分为两路基频分光；第一基频分光通过第一倍频晶体输出第一倍频光加剩余基频光；第二基频分光依次通过空间光延时模块和半波片后，与第一倍频光加剩余基频光在和频晶体进行和频转化，输出紫外光；第一倍频晶体与和频晶体之间设有沿光路方向设置的可变曲率反射镜和第二聚焦透镜。本实用新型专利技术通过将基频红外光分束，留取部分基频光通过旋转半波片改变偏振态，使这部分基频光进入倍频、和频转化的功率大小变为可调节状态，从而间接产生控制和频效率大小的作用，实现优化和频紫外光的转化效率的目的。转化效率的目的。转化效率的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种紫外激光转化光路及紫外激光器


[0001]本技术涉及紫外激光器的光路设计，尤其涉及一种紫外激光转化光路及紫外激光器。

技术介绍

[0002]紫外激光器因为具有短波长、能量高等特点，在日常生活以及工业领域上均有广泛应用，紫外激光器的研制也是近年越来越多关注的热点。产生紫外激光一般会利用光学非线性效应，将低频率、长波长的光子通过非线性晶体，实现三倍频或四倍频，得到高能量的紫外光子。
[0003]目前光学和频是产生紫外光常见的手段之一，但光学和频的转化效率受制于转化光的能量密度、光束偏振态以及基频、倍频光的参与比例等因素，使得获取高功率紫外光的困难增加。当前纳秒紫外激光器的转化效率(红外基频
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紫外)一般不超过30％，而高峰值能量的紫外超快激光器，其转化效率(红外基频
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紫外)也仅50％左右，需要进一步提高转化效率。

技术实现思路

[0004]本技术主要目的在于：提供一种紫外激光转化光路，能够优化和频紫外光的转化效率。
[0005]本技术所采用的技术方案是：一种紫外激光转化光路，包括基频红外光，通过分光模块分为两路基频分光；其中，
[0006]第一基频分光通过第一倍频晶体，输出第一倍频光加剩余基频光；第二基频分光依次通过用于补偿光程差的空间光延时模块、以及用于调整偏振状态的半波片后，与所述的第一倍频光加剩余基频光在和频晶体进行和频转化，输出紫外光；第一倍频晶体与和频晶体之间设有沿光路方向设置的可变曲率反射镜和第二聚焦透镜。
[0007]按上述方案，所述的可变曲率反射镜设有曲率半径可调的反射面，并设有用于调节所述反射面曲率半径的调压单元。
[0008]按上述方案，所述的分光模块与空间光延时模块之间设有镀有基频光分光膜的第一反射镜，第一反射镜的透射光路上设有用于监测基频光总功率大小变化的光电探测器。
[0009]按上述方案，还设有用于调节半波片角度的手动或电动调节镜架，所述的半波片装夹在手动或电动调节镜架上旋转连接。
[0010]按上述方案，所述的半波片与和频晶体之间还设有第二倍频晶体，调整偏振状态后的第二基频分光经过第二倍频晶体后输出第二倍频光加剩余基频光，再与所述的第一倍频光加剩余基频光在和频晶体进行和频转化。
[0011]按上述方案，所述的半波片与和频晶体之间设有镀有基频光高反膜与倍频光和频光增透膜的第二反射镜，第二反射镜的透射光路上设有用于对基频光、倍频光以及紫外光全反的全反镜，使得从第二反射镜透射出的基频光、倍频光以及紫外光再次回到光路中。
[0012]按上述方案，所述的和频晶体为采用II类临界相位匹配方式的和频晶体；所述的半波片与和频晶体之间设有走离补偿装置。
[0013]按上述方案，所述的空间光延时模块由电动平移台装载的直角棱镜组合构成。
[0014]按上述方案，所述的分光模块与第一倍频晶体之间、半波片与第二倍频晶体之间，分别设有第一聚焦透镜和第三聚焦透镜。
[0015]一种紫外激光器，包括依次连接的基频红外光发生单元，以及所述的紫外激光转化光路。
[0016]本技术产生的有益效果是：
[0017]1、本技术通过将基频红外光进行分束处理，留取部分基频光通过旋转半波片改变偏振态，使这部分基频光进入倍频、和频转化的功率大小变为可调节状态。基频光功率大小影响着倍频效率，实际上调节着基频光、倍频光在倍频后的成分比例，从而间接产生控制和频效率大小的作用，实现优化和频紫外光的转化效率的目的；通过在第一倍频晶体与和频晶体之间设置可变曲率反射镜和聚焦透镜，可改变焦斑在和频晶体中的位置，从而达到优化和频效率的作用，同时也可以充当和频晶体换点装置作用，延长晶体寿命。
[0018]2、通过在分光模块与空间光延时模块之间设置第一反射镜，并在第一反射镜的透射光路设置光电探测器，实时监控分光后的基频光功率来反馈总输入光功率状态；根据监控到的状态，再通过旋转调整半波片的状态，达到调整红外基频光参与和频转化的比例，以达到提升转化效率的目的。
[0019]3、通过设置第二倍频晶体，可将第二基频光进行倍频转化提高倍频效率；进一步增加走离补偿装置，在和频晶体前对激光的o光分量和e光分量进行走离量的补偿，使o光和e光的走离方向与进入和频晶体中的方向相反，如此可进一步优化和频转化效率水平。
[0020]4、在倍频晶体前增加聚焦透镜，缩小基频光、倍频光在倍频晶体中的光斑大小，提升能量密度使转化效率得以提升。
[0021]5、通过增加设有镀有基频光高反膜与倍频光和频光增透膜的第二反射镜，第二反射镜的后方设有用于对基频光、倍频光以及紫外光全反的全反镜，使得从第二反射镜透射出的基频光、倍频光以及紫外光再次回到光路中，提升倍频、和频转化效率。
附图说明
[0022]下面将结合附图及实施例对本技术作进一步说明，附图中：
[0023]图1是本技术一实施例的结构示意图。
[0024]图2是可变曲率反射镜焦点变化原理图。
[0025]图3是光学延时原理图。
[0026]图4为走离补偿原理图。
[0027]图中：1
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分光镜,2
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第一聚焦透镜，3
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第一倍频晶体，4
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可变曲率反射镜，5
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第二聚焦透镜，6
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第一反射镜，7
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空间光延时模块，8
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半波片，9
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第二反射镜，10
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第三聚焦透镜，11
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光电探测器，12
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和频晶体，13
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第二倍频晶体，14
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走离补偿装置，15
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全反镜。
具体实施方式
[0028]为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施
例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
[0029]紫外和频的一般原理：
[0030]将具有固定偏振态的基频光(一般在波长为1um左右)聚焦进入二倍频晶体产生倍频光，倍频晶体一般选择为负双轴晶体，基频光波偏振方向相互平行且均为o光，称为I类相位匹配；若基频光波偏振方向相互垂直且有o光和e光，则称其为II类相位匹配。利用I类临界相位匹配或非临界相位匹配完成非线性转化，此时相同偏振态的o光基频光完成转化为e光倍频光，e光倍频光与剩余未转化的o光基频光，再利用II类临界相位匹配进行和频转化，产生三倍频o光紫外光。和频转化过程中，理论上参与转化的e光倍频光与o光基频光的成分比例在2:1时，和频转化效率才能优化至最大，为此一般对于倍频转化效率提出了较高要求，即高倍频效率对和频效率提升是非常必要的，而实际上在同时使倍频与和频都达到较为理想的转化效率是存在难度的，即无法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种紫外激光转化光路，其特征在于，包括基频红外光，通过分光模块分为两路基频分光；其中，第一基频分光通过第一倍频晶体，输出第一倍频光加剩余基频光；第二基频分光依次通过用于补偿光程差的空间光延时模块、以及用于调整偏振状态的半波片后，与所述的第一倍频光加剩余基频光在和频晶体进行和频转化，输出紫外光；第一倍频晶体与和频晶体之间设有沿光路方向设置的可变曲率反射镜和第二聚焦透镜。2.根据权利要求1所述的紫外激光转化光路，其特征在于，所述的可变曲率反射镜设有曲率半径可调的反射面，并设有用于调节所述反射面曲率半径的调压单元。3.根据权利要求1所述的紫外激光转化光路，其特征在于，所述的分光模块与空间光延时模块之间设有镀有基频光分光膜的第一反射镜，第一反射镜的透射光路上设有用于监测基频光总功率大小变化的光电探测器。4.根据权利要求1或3所述的紫外激光转化光路，其特征在于，还设有用于调节半波片角度的手动或电动调节镜架，所述的半波片装夹在手动或电动调节镜架上旋转连接。5.根据权利要求1所述的紫外激光转化光路，其特征在于，所述的半波片与和频晶体之间还设有第二倍...

【专利技术属性】
技术研发人员：周孟晖，梁乔春，欧阳书展，
申请(专利权)人：武汉帝尔激光科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：