【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种四倍频激光脉冲产生装置及其方法。
技术介绍
1、目前，基于激光四倍频技术产生的200nm到300nm深紫外激光，在材料精细微加工、半导体检测、大气检测等领域有广泛的应用。深紫外激光具有以下特点：1)波长短，聚焦光斑小，聚焦后作用于加工材料，可以实现更高精度的激光加工；2)光子能量高，低的能量即可实现材料去除，因此激光加工热效应小；3)深紫外波段材料的吸收特性好，材料选择性好。基于以上几点，采用深紫外加工，相比红外、绿光及355nm紫外激光器可以实现更高质量加工效果。固体深紫外激光的产生方式是利用光学非线性二倍频晶体对红外激光先进行倍频产生绿光，再通过四倍频晶体四倍频效应产生。受限于四倍频晶体及光学器件的损伤问题，目前商用266nm深紫外激光器最高输出功率水平在10w量级。
2、深紫外激光器存在以下几个问题：1)激光器内部器件(尤其是四倍频晶体)易损伤，由于较高的光子能量，深紫外激光很容易破坏光学镜片膜层，目前行业内商用固体深紫外激光器产品，四倍频晶体寿命普遍小于4000小时；2)光束圆度差，四倍频过程中存在波长走离问题，影响光斑圆度和转换效率；3)深紫外激光器售价昂贵，深紫外激光器技术门槛高，进口深紫外激光器价格大于200万比比皆是；这些问题，一定程度上限制了其应用范围。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种四倍频激光脉冲产生装置及其方法。
2、本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：
3、四倍频
4、进一步地，上述的四倍频激光脉冲产生装置，其中，所述红外激光器是输出波长1064nm、1053、1030nm波段，输出功率10w～500w，输出脉宽1ps～100ns的红外激光器。
5、进一步地，上述的四倍频激光脉冲产生装置，其中，所述二倍频晶体为lbo晶体或者bbo晶体。
6、进一步地，上述的四倍频激光脉冲产生装置，其中，所述四倍频晶体为bbo晶体或者clbo晶体。
7、进一步地，上述的四倍频激光脉冲产生装置，其中，所述四倍频晶体的输出端面为布儒斯特角切割的输出端面。
8、进一步地，上述的四倍频激光脉冲产生装置，其中，所述一维运动平台为电动直线运动单元或压电式直线运动单元。
9、进一步地，上述的四倍频激光脉冲产生装置，其中，所述一维运动平台为移动精度小于10um的运动平台。
10、进一步地，上述的四倍频激光脉冲产生装置，其中，所述透镜三为凸面镜。
11、本专利技术四倍频激光脉冲产生方法，红外激光器输出的红外激光经过透镜一聚焦至二倍频晶体，输出绿光激光，绿光再经过透镜二聚焦至四倍频晶体，输出深紫外激光，深紫外激光和未完成转换的绿光及红外激光经过四倍频晶体布儒斯特角输出端面以不同方向输出，深紫外激光依次经过透镜三、柱面镜一、柱面镜二后输出。
12、本专利技术与现有技术相比具有显著的优点和有益效果，具体体现在以下方面：
13、①本专利技术四倍频晶体输出面采用布儒斯特角切割，避免使用镀膜，即可实现深紫外光高透，延长四倍频晶体使用寿命，同时利用布儒斯特角实现三个波长的分离，不需要后续增加三个波长的分光镜，避免分光镜损伤造成的激光器功率衰减问题；四倍频晶体采用高精度控温，改善晶体潮解问题；四倍频晶体安装在可移动一维运动平台上，当晶体上出现损伤时，实现换点功能恢复功率；
14、②采用单个球面镜与两片柱面镜组成激光器输出光斑整形系统，实现输出光斑圆度大于95％，提升激光器输出光斑圆度；
15、③解决激光器寿命短、输出功率不稳定、光束质量差等问题。
16、本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术具体实施方式了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
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1.四倍频激光脉冲产生装置，其特征在于：包含红外激光器(1)、二倍频晶体(3)和四倍频晶体(5)，红外激光器(1)的输出光路上依次布置有透镜一(2)和二倍频晶体(3)，二倍频晶体(3)的输出光路上依次布置有透镜二(4)和四倍频晶体(5)，四倍频晶体(5)安装于一维运动平台(6)上，四倍频晶体(5)的输出光路上布置光斑整形系统(7)，光斑整形系统(7)包括沿光路依次布置的透镜三(8)、柱面镜一(9)以及柱面镜二(10)。
2.根据权利要求1所述的四倍频激光脉冲产生装置，其特征在于：所述红外激光器(1)是输出波长1064nm、1053、1030nm波段，输出功率10W～500W，输出脉宽1ps～100ns的红外激光器。
3.根据权利要求1所述的四倍频激光脉冲产生装置，其特征在于：所述二倍频晶体(3)为LBO晶体或者BBO晶体。
4.根据权利要求1所述的四倍频激光脉冲产生装置，其特征在于：所述四倍频晶体(5)为BBO晶体或者CLBO晶体。
5.根据权利要求1或4所述的四倍频激光脉冲产生装置，其特征在于：所述四倍频晶体的输出端面为布儒斯特角
6.根据权利要求1所述的四倍频激光脉冲产生装置，其特征在于：所述一维运动平台(6)为电动直线运动单元或压电式直线运动单元。
7.根据权利要求1或6所述的四倍频激光脉冲产生装置，其特征在于：所述一维运动平台(6)为移动精度小于10um的运动平台。
8.根据权利要求1所述的四倍频激光脉冲产生装置，其特征在于：所述透镜三(8)为凸面镜。
9.权利要求1所述的装置实现四倍频激光脉冲产生方法，其特征在于：红外激光器(1)输出的红外激光经过透镜一(2)聚焦至二倍频晶体(3)，输出绿光激光，绿光再经过透镜二(4)聚焦至四倍频晶体(5)，输出深紫外激光，深紫外激光和未完成转换的绿光及红外激光经过四倍频晶体(5)布儒斯特角输出端面以不同方向输出，深紫外激光依次经过透镜三(8)、柱面镜一(9)、柱面镜二(10)后输出。
...【技术特征摘要】
1.四倍频激光脉冲产生装置，其特征在于：包含红外激光器(1)、二倍频晶体(3)和四倍频晶体(5)，红外激光器(1)的输出光路上依次布置有透镜一(2)和二倍频晶体(3)，二倍频晶体(3)的输出光路上依次布置有透镜二(4)和四倍频晶体(5)，四倍频晶体(5)安装于一维运动平台(6)上，四倍频晶体(5)的输出光路上布置光斑整形系统(7)，光斑整形系统(7)包括沿光路依次布置的透镜三(8)、柱面镜一(9)以及柱面镜二(10)。
2.根据权利要求1所述的四倍频激光脉冲产生装置，其特征在于：所述红外激光器(1)是输出波长1064nm、1053、1030nm波段，输出功率10w～500w，输出脉宽1ps～100ns的红外激光器。
3.根据权利要求1所述的四倍频激光脉冲产生装置，其特征在于：所述二倍频晶体(3)为lbo晶体或者bbo晶体。
4.根据权利要求1所述的四倍频激光脉冲产生装置，其特征在于：所述四倍频晶体(5)为bbo晶体或者clbo晶体。
【专利技术属性】
技术研发人员：赵裕兴，李立卫，
申请(专利权)人：苏州贝林激光有限公司，
类型：发明
国别省市：
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