单端泵浦腔内倍频紫外固体激光器制造技术

本发明专利技术公开了一种单端泵浦腔内倍频紫外固体激光器，其包括有能产生泵浦光的泵浦源、对泵浦光进行准直及聚焦的准直聚焦系统及对泵浦光进行倍频以产生紫外激光的折叠谐振腔，所述泵浦源发出的泵浦光经过所述准直聚焦系统后进入所述折叠谐振腔，所述折叠谐振腔内设有激光晶体、Ｑ开关及用以产生和分离紫外激光的倍频器与棱镜。本发明专利技术采用直接从腔外聚焦，泵浦腔内激光晶体，并采用棱镜分光技术与折叠谐振腔技术，将产生的紫外激光直接输出腔外，在腔内不需要额外的导出镜片，可以实现结构简单、成本低的效果，同时，本发明专利技术还可实现转换效率高及运行稳定的效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术有关一种固体激光器，特别是指一种结构简单的单端泵浦腔内倍频紫外固 体激光器。
技术介绍
由于紫外固体激光器其光束具有高的光子能量，优良的材料吸收特性以及更好的 聚焦能力，被越来越多地应用于精细材料加工领域。但由于紫外激光涉及较为复杂的二次 倍频技术以及由此引起的光转换效率问题和稳定性问题，人们利用各种方法和技术来实现 紫外激光。这些方法主要有腔外倍频技术和腔内倍频技术，两种方法各有优缺点腔外倍频 技术稳定性稍好，但转换效率低；腔内倍频则反之。目前为了提高紫外固体激光器的效率 和稳定性，在腔内腔外增加了复杂的电动或自动调整机构，由此大大增加了激光器的成本， 将大多数潜在的激光器用户特别是国内用户挡在门外。另外，为了提高激光器的效率，现有 技术中还将准直聚焦系统中的透镜做成非球面的，并在腔内增加一个额外的透镜。同时现 有技术中为了将转换的紫外激光导出腔外，在腔内插入一个镀有多波长膜的镜片。众所周 知，非球面镜以及多波长膜镜片，特别是包含紫外波长膜的镜片的成本，要分别大大高于球 面镜片以及不包含紫外波长膜镜片的成本。另外，在腔内放置额外的光学元件，还会大大增 加激光谐振腔的损耗，会使激光器总效率下降，更进而使激光器的稳定性恶化。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种结构简单、成本低、且具有高效率与稳 定性的单端泵浦腔内倍频紫外固体激光器。为达到上述目的，本专利技术提供一种单端泵浦腔内倍频紫外固体激光器，其包括有 能产生泵浦光的泵浦源、对泵浦光进行准直及聚焦的准直聚焦系统及对泵浦光进行倍频以 产生紫外激光的折叠谐振腔，所述泵浦源发出的泵浦光经过所述准直聚焦系统后进入所述 折叠谐振腔，所述折叠谐振腔内设有激光晶体、Q开关及用以产生和分离紫外激光的倍频器 与棱镜。所述泵浦源采用半导体二极管泵浦源，所述泵浦源输出端带有光纤，所述泵浦源 采用光纤耦合输出。所述准直聚焦系统由前端平凸球面透镜和后端平凸球面透镜组成，所述光纤的输 出端位于所述前端平凸球面透镜的焦点上，所述前端平凸球面透镜的凸面和所述后端平凸 球面透镜的凸面相对设置。所述折叠谐振腔包括有泵浦端反射镜、折叠反射镜和尾端反射镜，所述泵浦端反 射镜的镜面与所述折叠反射镜的镜面之间呈有夹角，所述折叠反射镜与所述尾端反射镜 的镜面之间呈有夹角，且所述泵浦端反射镜与所述尾端反射镜均位于所述折叠反射镜的同 侧。所述激光晶体位于所述泵浦端反射镜与所述折叠反射镜之间，所述Q开关位于所述激光晶体与所述折叠反射镜之间，所述倍频器位于所述尾端反射镜与所述折叠反射镜之 间，所述倍频器靠近所述折叠反射镜的一侧设置有棱镜。所述倍频器包括有二倍频晶体、三倍频晶体及温控单元，该二倍频晶体位于靠近 尾端反射镜的一侧，该三倍频晶体位于所述二倍频晶体与所述折叠反射镜之间，所述三倍 频晶体靠近所述折叠反射镜的一侧设置有所述棱镜。所述棱镜为直角三棱镜，该棱镜的一直角边贴附所述三倍频晶体。优选地，所述激光晶体为掺钕钒酸钇晶体或掺钕钇铝石榴石晶体，所述二倍频晶 体与三倍频晶体的材料均为三硼酸锂晶体。优选地，所述Q开关为声光Q开关或电光Q开关。优选地，所述尾端反射镜角度能够调节。本专利技术采用直接从腔外聚焦，泵浦腔内激光晶体，并采用棱镜分光技术与折叠谐 振腔技术，将产生的紫外激光直接输出腔外，在腔内不需要额外的导出镜片，可以实现结构 简单、成本低的效果，同时，本专利技术还可实现转换效率高及运行稳定的效果。附图说明图1为本专利技术单端泵浦腔内倍频紫外固体激光器的结构原理示意图。 具体实施例方式为便于对本专利技术的结构及达到的效果有进一步的了解，现配合附图并举较佳实施 例详细说明如下。如图1所示，本专利技术单端泵浦腔内倍频紫外固体激光器包括有能产生泵浦光的泵 浦源1、对泵浦光进行准直及聚焦的准直聚焦系统2及对泵浦光进行倍频以产生紫外激光 的折叠谐振腔3，泵浦源1发出的泵浦光经过准直聚焦系统2后进入折叠谐振腔3，折叠谐 振腔3内设有激光晶体30、Q开关31及用以产生和分离紫外激光的倍频器与棱镜32。本专利技术的泵浦源1采用半导体二极管泵浦源，其输出端带有光纤10，因此泵浦源1 采用光纤耦合输出，该泵浦源1发射波长为808nm的泵浦光，输出功率选择范围为1 30W， 由一个精度为0. 1°C的PID (Proportion Integral Derivative，积分微分控制器)温控单 元(图中未示出)控制其外壳温度，温度范围可在18°C至28°C之间调整。本专利技术中涉及的 准直聚焦系统2由前端平凸球面透镜20和后端平凸球面透镜21组成，光纤10的输出端位 于前端平凸球面透镜20的焦点上，前端平凸球面透镜20和后端平凸球面透镜21的焦距范 围在10 50mm，且两球面透镜的凸面相对设置，可有效地减小球差。本专利技术的折叠谐振腔 3包括有泵浦端反射镜35、折叠反射镜36和尾端反射镜37，泵浦端反射镜35的镜面与折叠 反射镜36的镜面之间呈一定的夹角，折叠反射镜36与尾端反射镜37的镜面之间呈有一定 的夹角，且泵浦端反射镜35与尾端反射镜37均位于折叠反射镜36的同侧。折叠谐振腔3 内的激光晶体30位于泵浦端反射镜35与折叠反射镜36之间，Q开关31位于激光晶体30 与折叠反射镜36之间，倍频器包括有二倍频晶体33、三倍频晶体34及温控单元(图中未示 出)，二倍频晶体33位于靠近尾端反射镜37的一侧，三倍频晶体34位于二倍频晶体33与 折叠反射镜36之间，且三倍频晶体34靠近折叠反射镜36的一侧设置有棱镜32。本专利技术中 的棱镜32为直角三棱镜，该棱镜32的一直角边贴附三倍频晶体34。本专利技术中的半导体二极管泵浦源发出的泵浦光通过光纤耦合后进入准直聚焦系 统2，泵浦光经过前端平凸球面透镜20的准直与后端平凸球面透镜21的聚焦后直接穿过 泵浦端反射镜35对激光晶体30进行泵浦。根据在激光晶体30中泵浦功率密度以及模式 匹配的要求，泵浦光聚焦后在激光晶体30中形成圆而均勻的光斑模式。通过泵浦光对激光 晶体30进行泵浦可 得到超高稳定的基频光，短期和长期不稳定度均远小于1%，泵浦光到 连续基频光转换效率50%，横向模式TEM00，M2 < 1. 1，圆度不小于95%。通过Q开关调Q， 形成高频率窄脉宽的基频光振荡。基频光通过折叠反射镜36反射后，由棱镜32的斜边射 入棱镜32并依次射入三倍频晶体34与二倍频晶体33，基频光经过倍频后再由尾端反射镜 37反射，再次经二倍频晶体33与三倍频晶体34最后由棱镜32的斜边射出。由于本专利技术 采用了折叠谐振腔3，使得在合成三倍频光之前，基频光两次穿过二倍频晶体33，增加了合 成三倍频光所需的二倍频光的比例，进而增加了三倍频光的转换效率。折叠反射镜36与棱 镜32之间组成了棱镜_反射镜对输出系统，基频光两次经过二倍频晶体33与三倍频晶体 34后，从棱镜32斜边出射的光包含有剩余的二倍频光(即绿激光)，转换的三倍频光(即 紫外光)与剩余的基频光，根据波长不同而折射角度不同的原理，棱镜32将出射的二倍频 光、三倍频光与基频光分离开，折叠反射镜36则利用其边缘区域将基频光截留在折叠谐振 腔3内，在折叠谐振腔3内继续振荡倍频，棱镜32让转换的三倍频光及剩余的二倍频光直 接输出到折叠谐振腔3外。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单端泵浦腔内倍频紫外固体激光器，其特征在于，其包括有能产生泵浦光的泵浦源、对泵浦光进行准直及聚焦的准直聚焦系统及对泵浦光进行倍频以产生紫外激光的折叠谐振腔，所述泵浦源发出的泵浦光经过所述准直聚焦系统后进入所述折叠谐振腔，所述折叠谐振腔内设有激光晶体、Ｑ开关及用以产生和分离紫外激光的倍频器与棱镜。

【技术特征摘要】
1.一种单端泵浦腔内倍频紫外固体激光器，其特征在于，其包括有能产生泵浦光的泵 浦源、对泵浦光进行准直及聚焦的准直聚焦系统及对泵浦光进行倍频以产生紫外激光的折 叠谐振腔，所述泵浦源发出的泵浦光经过所述准直聚焦系统后进入所述折叠谐振腔，所述 折叠谐振腔内设有激光晶体、Q开关及用以产生和分离紫外激光的倍频器与棱镜。2.如权利要求1所述的单端泵浦腔内倍频紫外固体激光器，其特征在于，所述泵浦源 采用半导体二极管泵浦源，所述泵浦源输出端带有光纤，所述泵浦源采用光纤耦合输出。3.如权利要求2所述的单端泵浦腔内倍频紫外固体激光器，其特征在于，所述准直聚 焦系统由前端平凸球面透镜和后端平凸球面透镜组成，所述光纤的输出端位于所述前端平 凸球面透镜的焦点上，所述前端平凸球面透镜的凸面和所述后端平凸球面透镜的凸面相对 设置。4.如权利要求1所述的单端泵浦腔内倍频紫外固体激光器，其特征在于，所述折叠谐 振腔包括有泵浦端反射镜、折叠反射镜和尾端反射镜，所述泵浦端反射镜的镜面与所述折 叠反射镜的镜面之间呈有夹角，所述折叠反射镜与所述尾端反射镜的镜面之间呈有夹角， 且所述泵浦端反射镜与所述尾端反射镜均位于所述折叠反射镜的同侧。5.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐进林，
申请(专利权)人：徐进林，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]