基于板条结构的大功率355nm紫外激光器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于板条结构的大功率355nm紫外激光器，其特征在于，包括：半导体激光泵浦模块、透镜组、板条薄片状的激光晶体、激光谐振腔、调制器件、谐波非线性晶体组以及使紫外激光与其他光线分离的三棱镜；前述激光谐振腔由腔镜组成，激光在激光器中形成“M”字型光路。本实用新型专利技术的有益之处在于：通过设计合理的“M”字型光路以及适当选择柱面镜的曲率半径，可减轻甚至消除一阶热聚焦、应力双折射和退偏效应，从而利用简单的板条激光结构获得更好的光束质量和更高的输出功率；在不改变激光器内部结构的情况下，在激光晶体破坏值范围内，可通过提高半导体激光泵浦模块的泵浦功率，进一步增加腔内基频激光的功率密度。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种全固态激光器，具体涉及一种基于板条结构的大功率355nm紫外激光器。
技术介绍
激光二极管泵浦的全固态激光器因具有转换效率高、稳定性好、结构紧凑、使用寿命长等优点使其成为当今固态激光技术研究的热点之一，其中板条激光器由于泵浦效率高、散热效率好而受到广泛重视。采用棒状工作介质的高功率固体激光器在长时间运转时，工作介质的径向温度梯度使棒呈现出热透镜效应和双折射效应，进而严重降低了光束质量，限制了激光器的输出水平和高重复率运转。对于板条结构的固体激光器，可以通过设计合理的“M”字形光路，减轻甚至消除一阶热聚焦、应力双折射和退偏效应，从而获得更好的光束质量和更高的输出功率。早在20世纪70年代美国GE公司的W.B.Martin等就提出了板条激光器设计的概念，使得板条晶体内部温度场的分布趋于均匀，极大降低了晶体本身的热效益。但该方案存在结构设计复杂、吸收长度短、抽运效率低等缺点，限制了其进一步的发展。紫外激光器在很多实际运用中都有非常广泛的应用，利用紫外激光器加工材料过程称为“光蚀”效应，高能量的光子直接破坏材料的化学键，属于“冷”处理过程，热影响区域微乎其微。相比之下，可见光和红外激光利用聚焦到加工部位的热量来熔化材料，热量经过传导会影响到周围的材料，产生有害的热影响区域；同时，由于紫外激光在聚焦时，聚焦点可小到亚微米数量级，从而对金属和聚合物的微处理更具优越性，可以进行小部件的加工，即使在不高的脉冲能量水平下，也能得到较高的能量密度，有效地进行材料加工。所以，紫外激光器具有良好的“冷加工”和“聚焦”性能，两者结合在一起，使其可以加工极其微小的部件；不仅如此，由于大多数材料都能够有效地吸收紫外激光，从而紫外激光器有更高的灵活性和更广泛的应用场合，可以被用来加工红外和可见激光加工不了的材料。现有的紫外激光器多是采用棒状激光晶体得到1064nm基频激光输出，然后进行频率转换至紫外激光输出。由于棒状激光晶体所能承受的热负荷与泵浦光功率有限，直接限制了紫外光的大功率输出。
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于板条结构获得更好的光束质量和更高的输出功率的大功率355nm紫外激光器。为了实现上述目标，本专利技术采用如下的技术方案:—种基于板条结构的大功率355nm紫外激光器,其特征在于,包括:激光晶体,分居前述激光晶体两侧的半导体激光泵浦模块，设置于前述激光晶体与半导体激光泵浦模块之间的透镜组，将前 述半导体激光泵浦模块发射出的泵浦光转换成高光束质量的基频激光的激光谐振腔，对前述基频激光进行调制的调制器件，以及对前述基频激光进行频率变换的谐波非线性晶体组；前述激光晶体为板条形状的薄片，泵浦光的通光方向在薄片之内，激光晶体的“C”轴竖直向上放置或者旋转90°水平放置；前述激光谐振腔由腔镜组成，激光在激光器中形成“M”字形光路；前述谐波非线性晶体组由二次谐波非线性晶体和三次谐波非线性晶体组成。前述的基于板条结构的大功率355nm紫外激光器，其特征在于，前述腔镜包括:柱面镜、平面镜、凹面镜，前述柱面镜设置于激光晶体的一侧，平面镜和凹面镜设置于激光晶体的另一侧，并且沿光路方向凹面镜设置于谐波非线性晶体组之前。优选的，柱面镜和设置于谐波非线性晶体组之前的平面镜的端面镀有对1064nm激光高反膜，设置于谐波非线性晶体组之后的平面镜的端面镀有对1064nm、532nm、355nm激光高反膜，凹面镜的端面镀有对1064nm激光高反膜、对532nm、355nm激光高透膜。前述的基于板条结构的大功率355nm紫外激光器，其特征在于，前述激光晶体为Nd:YV04 晶体，或者 NdiYLF 晶体、NchYAG 晶体、NchGlass 晶体、Yb:YAG 晶体、Er:YAG 晶体。前述的基于板条结构的大功率355nm紫外激光器，其特征在于，前述半导体激光泵浦模块的中心波长为808nm或880nm。前述的基于板条结构的大功率355nm紫外激光器，其特征在于，前述半导体激光泵浦模块发出的泵浦光经透镜组会聚成截面为长方形的一维平行光，前述一维平行光的上下宽度为激光晶体厚度的一半，长度小于激光晶体的长度。前述的基于板条结构的大功率355nm紫外激光器，其特征在于，前述分居激光晶体两侧的半导体激光泵浦模块同时泵浦中间的激光晶体，或者两个半导体激光泵浦模块中的任意一个对激光晶体进行单独泵浦。前述的 基于板条结构的大功率355nm紫外激光器，其特征在于，前述调制器件为声光调制器件、电光调制器件或吸收型被动调Q开关，优选的，前述调制器件的两个端面均镀有1064nm增透膜。前述的基于板条结构的大功率355nm紫外激光器，其特征在于，前述二次谐波非线性晶体为I类LB0,或者II类LBO、II类KTP、II类BBO、II类CLBO0优选的，前述二次谐波非线性晶体的两个端面均镀有1064nm、532nm及355nm三色高透膜。前述的基于板条结构的大功率355nm紫外激光器，其特征在于，前述三次谐波非线性晶体为II类LB0，或者I类LBO、II类BBO、II类CLB0。优选的，前述三次谐波非线性晶体的两个端面均镀有1064nm、532nm及355nm三色高透膜。前述的基于板条结构的大功率355nm紫外激光器，其特征在于，还包括:用于提高光束质量的光阑，前述光阑设置于激光谐振腔内。本专利技术的有益之处在于:通过设计合理的“M”字形光路，以及适当选择柱面镜的曲率半径，可减轻甚至消除一阶热聚焦、应力双折射和退偏效应，从而利用简单的板条激光结构获得更好的光束质量和更高的输出功率；并且，在不改变激光器内部结构的情况下，在激光晶体破坏值范围内，可以通过提高半导体激光泵浦模块的泵浦功率，进一步增加腔内基频激光的功率密度，从而得到更高功率的紫外激光输出。附图说明图1是本专利技术基于板条结构的大功率355nm紫外激光器的一个具体实施例的结构示意图；图中附图标记的含义:1_半导体激光泵浦模块，2-透镜，3-柱面镜，4-激光晶体，5-柱面镜，6-透镜，7-半导体激光泵浦模块，8-平面镜，9-调制器件，10-平面镜，11-平面镜，12-平面镜，13-光阑，14-平面镜，15-凹面镜，16- 二次谐波非线性晶体，17-三次谐波非线性晶体，18-平面镜，19-三棱镜。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术作具体的介绍。参照图1，本专利技术基于板条结构的大功率355nm紫外激光器包括:激光晶体4，分居激光晶体4两侧的半导体激光泵浦模块1、7，设置于激光晶体4与半导体激光泵浦模块1、7之间的透镜2、6，透镜2、6组成透镜组，将半导体激光泵浦模块1、7发射出的泵浦光转换成高光束质量的基频激光的激光谐振腔，对上述基频激光进行调制的调制器件9，对上述基频激光进行频率变换的谐波非线性晶体组以及使紫外激光与其他光线相分离而得到紫外激光输出的三棱镜19。其中，谐波非线性晶体组由二次谐波非线性晶体16和三次谐波非线性晶体17组成；激光晶体4为板条形状的薄片，泵浦光的通光方向在薄片之内；激光谐振腔由腔镜组成，激光在激光器中形成“M”字形光路。在本专利技术中，激光晶体4的“C”轴竖直向上放置，其还可以旋转90°即水平放置，相应的，二次谐波非线性晶体16和三次谐波非线性晶体17也旋转本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于板条结构的大功率355nm紫外激光器，其特征在于，包括：激光晶体（4），分居上述激光晶体（4）两侧的半导体激光泵浦模块（1、7），设置于上述激光晶体（4）与半导体激光泵浦模块（1、7）之间的透镜组，将上述半导体激光泵浦模块（1、7）发射出的泵浦光转换成高光束质量的基频激光的激光谐振腔，对上述基频激光进行调制的调制器件（9），对上述基频激光进行频率变换的谐波非线性晶体组以及使紫外激光与其他光线相分离而得到紫外激光输出的三棱镜（19）；上述激光晶体（4）为板条形状的薄片，泵浦光的通光方向在薄片之内，激光晶体（4）的“C”轴竖直向上放置或者旋转90°水平放置；上述激光谐振腔由腔镜（3、5、8、10、11、12、14、15、18）组成，激光在激光器中形成“M”?字形光路；上述谐波非线性晶体组由二次谐波非线性晶体（16）和三次谐波非线性晶体（17）组成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孔剑，边莎莎，
申请(专利权)人：苏州镭创光电技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：