355nm紫外固體激光器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種355nm紫外固體激光器，包括設(shè)置在底板上的半導(dǎo)體側(cè)面泵浦模塊，側(cè)面泵浦模塊左側(cè)的滑軌上由遠(yuǎn)及近同軸設(shè)置有準(zhǔn)直激光器、全反射腔鏡、第一聲光Q開關(guān)和第二聲光Q開關(guān)，側(cè)面泵浦模塊右側(cè)的滑軌上由近及遠(yuǎn)同軸設(shè)置有諧波反射鏡、倍頻晶體、和頻晶體、三次諧波輸出鏡和光闌。本發(fā)明提供了一種簡(jiǎn)單實(shí)用的設(shè)計(jì)，通過(guò)直線型內(nèi)腔三倍頻方法實(shí)現(xiàn)一種高效高功率的355nm紫外固體激光器。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊的特點(diǎn),諧波反射鏡、倍頻晶體、和頻晶體的依次設(shè)置降低插入損耗并且易于調(diào)節(jié)，雙聲光Q開關(guān)提高了激光器功率，在重復(fù)頻率為10kHz時(shí)，該激光器最大輸出功率高達(dá)40W，從808nm到355nm的光-光轉(zhuǎn)換效率約為8%，容易實(shí)現(xiàn)工程化應(yīng)用。
【專利說(shuō)明】355nm紫外固體激光器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于全固態(tài)激光【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種355nm紫外固體激光器。

【背景技術(shù)】
[0002]紫外激光由于具有光子能量大和聚焦性能好的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛運(yùn)用于工業(yè)、科研、醫(yī)療及軍事等領(lǐng)域，特別是鉆孔、打標(biāo)、劃片、焊接等工業(yè)微加工領(lǐng)域。半導(dǎo)體激光器(LD)泵浦的全固態(tài)紫外激光器，具備體積小、效率高、壽命長(zhǎng)、無(wú)毒和價(jià)格便宜等諸多優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)發(fā)展迅速，成為全固態(tài)激光【技術(shù)領(lǐng)域】的研究熱點(diǎn)之一。全固態(tài)紫外激光器又以355nm和266nm紫外激光器最為常見(jiàn)。
[0003]目前，對(duì)1064nm波長(zhǎng)的基頻光與532nm波長(zhǎng)的倍頻光腔內(nèi)或腔外和頻產(chǎn)生三次諧波(即三倍頻)，是獲取高功率355nm紫外激光的主要技術(shù)手段。David R.Dudley等報(bào)道了題為 “Q_switched d1de pumped Nd: YAG rod laser with output power of 420W at532nm and 160W at 355nm”的文章,利用兩個(gè)大功率泵浦模塊串聯(lián),在折疊諧振腔內(nèi)加入雙折射補(bǔ)償元件，雖然355nm激光輸出功率高達(dá)160W，但諧振腔結(jié)構(gòu)復(fù)雜，腔內(nèi)元件眾多，調(diào)節(jié)困難，較大的插入損耗使得其光-光轉(zhuǎn)換效率僅有6%。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題而提出，其目的是提供一種355nm紫外固體激光器。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種355nm紫外固體激光器，包括設(shè)置在底板上的半導(dǎo)體側(cè)面泵浦模塊，側(cè)面泵浦模塊左側(cè)的滑軌上由遠(yuǎn)及近同軸設(shè)置有準(zhǔn)直激光器、全反射腔鏡、第一聲光Q開關(guān)和第二聲光Q開關(guān)，側(cè)面泵浦模塊右側(cè)的滑軌上由近及遠(yuǎn)同軸設(shè)置有諧波反射鏡、倍頻晶體、和頻晶體、三次諧波輸出鏡和光闌。
[0006]全反射腔鏡、諧波反射鏡及三次諧波輸出鏡均為平面鏡。
[0007]所述的全反射腔鏡內(nèi)表面鍍有1064nm基頻波長(zhǎng)高反膜。
[0008]所述的第一聲光Q開關(guān)與第二聲光Q開關(guān)通光端面鍍有1064nm波長(zhǎng)增透膜。
[0009]所述的半導(dǎo)體側(cè)面泵浦模塊包括一支尺寸為Φ3πιπιΧ 130mm的Nd:YAG晶體與40個(gè)功率20W的激光器陣列，激光器陣列發(fā)射808nm波長(zhǎng)的泵浦光，按五角形等間距對(duì)稱環(huán)繞泵浦Nd =YAG晶體。Nd =YAG晶體中Nd3+摻雜濃度為0.6at%，通光端面鍍有1064nm波長(zhǎng)增透膜。
[0010]所述的諧波反射鏡左端面鍍有1064nm波長(zhǎng)增透膜,右端面鍍有532nm和355nm波長(zhǎng)的高反膜及1064nm波長(zhǎng)的增透膜。
[0011]所述的倍頻晶體與和頻晶體均為非線性光學(xué)晶體三硼酸鋰，所述的倍頻晶體左右兩通光端面均鍍有1064nm和532nm波長(zhǎng)增透膜,和頻晶體左右兩通光端面均鍍有1064nm、532nm和355nm波長(zhǎng)增透膜。
[0012]所述的三次諧波輸出鏡左端面鍍有1064nm和532nm波長(zhǎng)高反膜及355nm增透膜，右端面面鍍有355nm波長(zhǎng)增透膜。
[0013]本發(fā)明提供了一種簡(jiǎn)單實(shí)用的設(shè)計(jì)，通過(guò)直線型內(nèi)腔三倍頻方法實(shí)現(xiàn)一種高效高功率的355nm紫外固體激光器。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊的特點(diǎn)，諧波反射鏡、倍頻晶體、和頻晶體的依次設(shè)置降低插入損耗并且易于調(diào)節(jié)，雙聲光Q開關(guān)提高了激光器功率，在重復(fù)頻率為1kHz時(shí)，該激光器最大輸出功率高達(dá)40W，從808nm到355nm的光-光轉(zhuǎn)換效率約為8%，容易實(shí)現(xiàn)工程化應(yīng)用。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明中激光的振蕩分布圖。
[0015]其中:
I準(zhǔn)直激光器2全反射腔鏡
3第一聲光Q開關(guān) 4第二聲光Q開關(guān) 5半導(dǎo)體側(cè)面泵浦模塊6諧波反射鏡 7倍頻晶體8和頻晶體
9三次諧波輸出鏡 10光闌 11滑軌12底板。

【具體實(shí)施方式】
[0016]以下，參照附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明:
如圖1所示，一種355nm紫外固體激光器，包括設(shè)置在底板12上的半導(dǎo)體側(cè)面泵浦模塊5，側(cè)面泵浦模塊5左側(cè)的滑軌11上由遠(yuǎn)及近同軸設(shè)置有準(zhǔn)直激光器1、全反射腔鏡2、第一聲光Q開關(guān)3和第二聲光Q開關(guān)4，側(cè)面泵浦模塊5右側(cè)的滑軌11上由近及遠(yuǎn)同軸設(shè)置有諧波反射鏡6、倍頻晶體7、和頻晶體8、三次諧波輸出鏡9和光闌10。
[0017]全反射腔鏡2、諧波反射鏡6及三次諧波輸出鏡9均為平面鏡。
[0018]所述的全反射腔鏡2內(nèi)表面鍍有1064nm基頻波長(zhǎng)高反膜。
[0019]所述的第一聲光Q開關(guān)3與第二聲光Q開關(guān)4通光端面鍍有1064nm波長(zhǎng)增透膜。
[0020]所述的半導(dǎo)體側(cè)面泵浦模塊5包括一支尺寸為Φ 3mmX 130mm的Nd:YAG晶體與40個(gè)功率20W的激光器陣列，激光器陣列發(fā)射808nm波長(zhǎng)的泵浦光，按五角形等間距對(duì)稱環(huán)繞泵浦Nd =YAG晶體。Nd =YAG晶體中Nd3+摻雜濃度為0.6at%，通光端面鍍有1064nm波長(zhǎng)增透膜。
[0021]所述的諧波反射鏡6左端面鍍有1064nm波長(zhǎng)增透膜,右端面鍍有532nm和355nm波長(zhǎng)的高反膜及1064nm波長(zhǎng)的增透膜。
[0022]所述的倍頻晶體7是采用的II類臨界相位匹配的LBO晶體，切割角度為Θ =21.1°，Φ =90°，長(zhǎng)度為20mm，兩通光端面均鍍有1064nm和532nm波長(zhǎng)增透膜。
[0023]所述的和頻晶體8是采用的II類臨界相位匹配的LBO晶體，切割角度為Θ =42.5°，Φ =90°，長(zhǎng)度為25mm，兩通光端面均鍍有1064nm、532nm和355nm波長(zhǎng)增透膜。
[0024]所述的倍頻晶體7左右兩通光端面均鍍有1064nm和532nm波長(zhǎng)增透膜，和頻晶體8左右兩通光端面均鍍有1064nm、532nm和355nm波長(zhǎng)增透膜。
[0025]所述的三次諧波輸出鏡9左端面鍍有1064nm和532nm波長(zhǎng)高反膜及355nm增透膜，右端面面鍍有355nm波長(zhǎng)增透膜。
[0026]所述的光闌10安裝在四維調(diào)整架上，直徑為4mm，調(diào)整光闌10的位置可濾除輸出光中大部分的雜散光。
[0027]本發(fā)明的工作原理如下:
準(zhǔn)直激光器I僅在調(diào)試激光器時(shí)使用，將準(zhǔn)直激光器I發(fā)出的可見(jiàn)光束作為參考光束，需依次將其他光學(xué)器件調(diào)節(jié)至準(zhǔn)直狀態(tài)。在半導(dǎo)體側(cè)面泵浦模塊5中，激光器陣列發(fā)出的808nm泵浦光照射Nd =YAG棒產(chǎn)生1064nm熒光，在全反射腔鏡2與三次諧波輸出鏡9構(gòu)成的基頻光諧振腔中來(lái)回振蕩形成1064nm基頻激光。在諧振腔內(nèi)插入第一聲光Q開關(guān)3和第二聲光Q開關(guān)4進(jìn)行調(diào)制，使1064nm基頻光由連續(xù)狀態(tài)變成脈沖狀態(tài)，獲得高的激光峰值功率。當(dāng)1064nm基頻激光經(jīng)過(guò)倍頻晶體7時(shí)，一部分1064nm基頻光在倍頻晶體中產(chǎn)生倍頻效應(yīng)轉(zhuǎn)換為波長(zhǎng)為532nm的倍頻光，隨后剩余的1064nm基頻光與532nm倍頻光在通過(guò)和頻晶體8時(shí)產(chǎn)生和頻效應(yīng)，部分轉(zhuǎn)化為波長(zhǎng)為355nm的和頻光。產(chǎn)生的355nm和頻光透過(guò)三次諧波輸出鏡9輸出腔外，而未轉(zhuǎn)化的1064nm基頻光與532nm倍頻光被三次諧波輸出鏡9逆向反射回來(lái)，再次通過(guò)和頻晶體8產(chǎn)生逆向355nm和頻光。諧波反射鏡6同時(shí)將逆向的532nm倍頻光與355nm和頻光沿原路反射，使532nm倍頻光在諧波反射鏡6與三次諧波輸出鏡9之間振蕩，多次參與和頻過(guò)程，提高和頻效率，并使355nm激光從三次諧波輸出鏡9單向輸出。輸出的355nm激光經(jīng)過(guò)光闌10后，大部分的雜散光被濾除，從而獲得較好的光斑。
[0028]圖2是1064nm基頻光、532nm倍頻光與355nm和頻光的振蕩分布圖。
[0029]本發(fā)明提供了一種簡(jiǎn)單實(shí)用的設(shè)計(jì)，通過(guò)直線型內(nèi)腔三倍頻方法實(shí)現(xiàn)一種高效高功率的355nm紫外固體激光器。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊的特點(diǎn)，諧波反射鏡、倍頻晶體、和頻晶體的依次設(shè)置降低插入損耗并且易于調(diào)節(jié)，雙聲光Q開關(guān)提高了激光器功率，在重復(fù)頻率為1kHz時(shí)，該激光器最大輸出功率高達(dá)40W，從808nm到355nm的光-光轉(zhuǎn)換效率約為8%，容易實(shí)現(xiàn)工程化應(yīng)用。
【權(quán)利要求】
1.一種355nm紫外固體激光器，包括設(shè)置在底板(12)上的半導(dǎo)體側(cè)面泵浦模塊(5)，其特征在于:側(cè)面泵浦模塊(5)左側(cè)的滑軌(11)上由遠(yuǎn)及近同軸設(shè)置有準(zhǔn)直激光器(I)、全反射腔鏡(2)、第一聲光Q開關(guān)(3)和第二聲光Q開關(guān)(4)，側(cè)面泵浦模塊(5)右側(cè)的滑軌(11)上由近及遠(yuǎn)同軸設(shè)置有諧波反射鏡(6)、倍頻晶體(7)、和頻晶體(8)、三次諧波輸出鏡(9)和光闌(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的355nm紫外固體激光器，其特征在于:全反射腔鏡(2)、諧波反射鏡(6)及三次諧波輸出鏡(9)均為平面鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的355nm紫外固體激光器，其特征在于:所述的全反射腔鏡(2)內(nèi)表面鍍有1064nm基頻波長(zhǎng)高反膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的355nm紫外固體激光器，其特征在于:所述的第一聲光Q開關(guān)(3)與第二聲光Q開關(guān)(4)通光端面鍍有1064nm波長(zhǎng)增透膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的355nm紫外固體激光器，其特征在于:所述的半導(dǎo)體側(cè)面泵浦模塊(5)包括一支尺寸為Φ3.ιΧ 130mm的Nd:YAG晶體與40個(gè)功率20W的激光器陣列，激光器陣列發(fā)射808nm波長(zhǎng)的泵浦光，按五角形等間距對(duì)稱環(huán)繞泵浦Nd =YAG晶體，Nd =YAG晶體中Nd3+摻雜濃度為0.6at%，通光端面鍍有1064nm波長(zhǎng)增透膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的355nm紫外固體激光器，其特征在于:所述的諧波反射鏡(6)左端面鍍有1064nm波長(zhǎng)增透膜，右端面鍍有532nm和355nm波長(zhǎng)的高反膜及1064nm波長(zhǎng)的增透膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的355nm紫外固體激光器，其特征在于:所述的倍頻晶體(7)與和頻晶體(8)均為非線性光學(xué)晶體三硼酸鋰，所述的倍頻晶體(7)左右兩通光端面均鍍有1064nm和532nm波長(zhǎng)增透膜，和頻晶體(8)左右兩通光端面均鍍有1064nm、532nm和355nm波長(zhǎng)增透膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的355nm紫外固體激光器，其特征在于:所述的三次諧波輸出鏡(9)左端面鍍有1064nm和532nm波長(zhǎng)高反膜及355nm增透膜，右端面面鍍有355nm波長(zhǎng)增透膜。
【文檔編號(hào)】H01S3/08GK104319618SQ201410633682
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月12日
【發(fā)明者】熊景平, 錢金寧 申請(qǐng)人:核工業(yè)理化工程研究院