專利名稱：半導(dǎo)體二極管泵浦10W級355nm紫外激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種半導(dǎo)體二極管泵浦IOW級355nm紫外激光器。
背景技術(shù)：
紫外激光器的輸出波長短、能量集中、分辨率高，聚焦點可小到幾個微米數(shù)量級， 在精密材料微加工、太陽能光伏、快速成型等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。半導(dǎo)體二極管泵浦紫外激光器具有光束質(zhì)量好、功率穩(wěn)定性好、可靠性高、使用方便、體積小等諸多優(yōu)點。 目前，全球?qū)θ虘B(tài)紫外激光器的需求日益增加，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大。國外激光器公司 (Coherent、Spectra-physics、JDSU)已經(jīng)推出平均功率大于IOW的半導(dǎo)體二極管泵浦紫外激光器，國內(nèi)還沒有IOW級以上的商用化紫外激光器產(chǎn)品，因此，高功率紫外激光器的研制，對縮短國內(nèi)外的技術(shù)差距具有很重要的現(xiàn)實意義。半導(dǎo)體二極管泵浦的固體355nm紫外激光輸出的實現(xiàn)是通過對從Nd YV04或 Nd:YAG等激光晶體發(fā)出的基頻光進行二次倍頻，然后通過基頻光和二次倍頻光的和頻得到。目前用的泵浦光波長為808nm。由于激光晶體(Nd: YV04)在808nm處具有強烈的吸收峰，所以通常采用808nm LD來泵浦激光晶體，以獲得較高的光光轉(zhuǎn)換效率(808nm到1064nm 光光轉(zhuǎn)換效率40% -60% )，但由于量子虧損效應(yīng)的影響，當泵浦功率加大時，晶體端面產(chǎn)生非常大的熱量，嚴重影響輸出激光的光束質(zhì)量，甚至很容易產(chǎn)生晶體開裂或斷裂。為了獲得基模運轉(zhuǎn)，通常808nm LD單端泵浦激光器輸出功率小于15W，雙端泵浦激光器輸出功率小于25W，轉(zhuǎn)換到紫外激光功率要低于8W。本實用新型采用888. 5nm LD泵浦Nd:YV04晶體， 將粒子直接從基態(tài)激發(fā)到激光上能級，有效的減小了量子虧損。激光晶體可以承受很高的泵浦功率(大于150W)，輸出激光更容易獲得基模運轉(zhuǎn)。雖然光光轉(zhuǎn)換效率較808nm LD泵浦會小，但是可以通過增加晶體摻雜濃度及長度等措施來改善。最終獲得紫外激光輸出功率大于10W。目前半導(dǎo)體端面泵浦高功率激光器采用的耦合系統(tǒng)通常小于1 4，聚焦到晶體內(nèi)的光斑一般位于0. 8-1. 2mm之間，尾纖纖芯直徑一般為200_600um。本實用新型采用 IOOum纖芯直徑，配合1 12超大放大倍頻耦合系統(tǒng)，有效的壓縮了泵浦光在激光晶體內(nèi)的發(fā)散角，達到了泵浦光與振蕩光之間的最佳匹配，提高光光轉(zhuǎn)換效率。此種措施對于低吸收率888. 5nm泵浦波長至關(guān)重要。獲得紫外激光的倍頻技術(shù)有兩種腔內(nèi)倍頻和腔外倍頻。腔內(nèi)倍頻效率高，且三倍頻晶體處光斑比較大，大大延長了晶體的使用壽命。但是由于整個倍頻轉(zhuǎn)換過程在激光腔內(nèi)完成，使得激光腔比較敏感。腔外倍頻技術(shù)，通過透鏡聚焦基頻光實現(xiàn)諧波轉(zhuǎn)換，有效的提高了激光腔的穩(wěn)定性。同時，三倍頻晶體內(nèi)光斑較小，對紫外激光器的壽命產(chǎn)生很大影響，對于高功率紫外激光器來說，通常晶體工作不到1000小時就會損壞，國外激光器公司采用微電機來改變晶體的位置實現(xiàn)換點功能。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種半導(dǎo)體二極管泵浦IOW 級355nm紫外激光器。本實用新型的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)半導(dǎo)體二極管泵浦IOW級355nm紫外激光器，特點半導(dǎo)體二極管的輸出端布置光學耦合系統(tǒng)，光學耦合系統(tǒng)的輸出端布置激光晶體，激光晶體銜接諧振腔結(jié)構(gòu)，諧振腔結(jié)構(gòu)的輸出端布置透鏡，透鏡的輸出端布置二倍頻晶體，二倍頻晶體銜接透鏡，透鏡的輸出端依次布置45°電動反射鏡和45°反射鏡，45°反射鏡銜接三倍頻晶體。進一步地，上述的半導(dǎo)體二極管泵浦IOW級355nm紫外激光器，其中，所述半導(dǎo)體二極管是輸出功率為100W的888. 5nm波段的半導(dǎo)體二極管，其尾纖纖芯直徑為100微米， 數(shù)值孔徑NA = 0. 22。更進一步地，上述的半導(dǎo)體二極管泵浦IOW級355nm紫外激光器，其中，所述光學耦合系統(tǒng)是放大倍率為1 12的光學耦合系統(tǒng)。 再進一步地，上述的半導(dǎo)體二極管泵浦IOW級355nm紫外激光器，其中，所述激光晶體為Nd:YV04，其晶體尺寸為4X4X40mm3，晶體摻雜濃度為0. 6%。再進一步地，上述的半導(dǎo)體二極管泵浦IOW級355nm紫外激光器，其中，所述三倍頻晶體為II類相位匹配方式三硼酸鋰，其晶體尺寸為4X4X25mm3。本實用新型技術(shù)方案的實質(zhì)性特點和進步主要體現(xiàn)在采用單個半導(dǎo)體二極管泵浦激光晶體，利用腔外倍頻技術(shù)，實現(xiàn)1064nm基頻光到 532nm倍頻光轉(zhuǎn)換的，再通過1064nm基頻光到532nm倍頻光的和頻得到355nm紫外激光。 具有轉(zhuǎn)換效率高，光束質(zhì)量好，運行穩(wěn)定等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于紫外激光領(lǐng)域。
以下結(jié)合附圖對本實用新型技術(shù)方案作進一步說明

圖1 半導(dǎo)體二極管泵浦IOW級355nm紫外激光器原理圖。圖中各附圖標記的含義見下表
權(quán)利要求1.半導(dǎo)體二極管泵浦IOW級355nm紫外激光器，其特征在于半導(dǎo)體二極管的輸出端布置光學耦合系統(tǒng)，光學耦合系統(tǒng)的輸出端布置激光晶體，激光晶體銜接諧振腔結(jié)構(gòu)，諧振腔結(jié)構(gòu)的輸出端布置透鏡，透鏡的輸出端布置二倍頻晶體，二倍頻晶體銜接透鏡，透鏡的輸出端依次布置45°電動反射鏡和45°反射鏡，45°反射鏡銜接三倍頻晶體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體二極管泵浦IOW級355nm紫外激光器，其特征在于 所述半導(dǎo)體二極管是輸出功率為100W的888. 5nm波段的半導(dǎo)體二極管，其尾纖纖芯直徑為 100微米，數(shù)值孔徑NA = 0.22。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體二極管泵浦IOW級355nm紫外激光器，其特征在于 所述光學耦合系統(tǒng)是放大倍率為1 12的光學耦合系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體二極管泵浦IOW級355nm紫外激光器，其特征在于 所述激光晶體為Nd:YV04，其晶體尺寸為4X4X40mm3，晶體摻雜濃度為0. 6%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體二極管泵浦IOW級355nm紫外激光器，其特征在于 所述三倍頻晶體為II類相位匹配方式三硼酸鋰，其晶體尺寸為4X4X25mm3。
專利摘要本實用新型涉及半導(dǎo)體二極管泵浦10W級355nm紫外激光器，半導(dǎo)體二極管的輸出端布置光學耦合系統(tǒng)，光學耦合系統(tǒng)的輸出端布置激光晶體，激光晶體銜接諧振腔結(jié)構(gòu)，諧振腔結(jié)構(gòu)的輸出端布置透鏡，透鏡的輸出端布置二倍頻晶體，二倍頻晶體銜接透鏡，透鏡的輸出端依次布置45°電動反射鏡和45°反射鏡，45°反射鏡銜接三倍頻晶體。采用單個半導(dǎo)體二極管泵浦激光晶體，利用腔外倍頻技術(shù)，實現(xiàn)1064nm基頻光到532nm倍頻光轉(zhuǎn)換的，再通過1064nm基頻光到532nm倍頻光的和頻得到355nm紫外激光。具有轉(zhuǎn)換效率高，光束質(zhì)量好，運行穩(wěn)定等特點。
文檔編號H01S3/08GK201937162SQ20112000952
公開日2011年8月17日 申請日期2011年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月13日
發(fā)明者李立衛(wèi), 趙裕興 申請人:蘇州德龍激光有限公司