一種分離式被動(dòng)調(diào)q紫外光激光器及其激光產(chǎn)生方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及激光技術(shù)領(lǐng)域，尤指一種分離式被動(dòng)調(diào)Q紫外光激光器及其激光產(chǎn)生 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 自激光問世W來，激光加工技術(shù)就受到人們的重視，至今激光加工技術(shù)已成為先 進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分。由于激光束具有單色性好、能量密度高、空間控制性和時(shí)間控 制性良好等一系列優(yōu)點(diǎn)，目前它已廣泛應(yīng)用于材料加工等領(lǐng)域，針對(duì)于激光微加工，材料標(biāo) 記等領(lǐng)域的激光器主要有紅外激光器、綠光激光器、紫外激光器。但現(xiàn)有的激光器較為復(fù) 雜，主要采用聲光或電光調(diào)Q的紅外固體激光器及其非線性頻率變換的綠光及紫外激光器 來實(shí)現(xiàn)的，成本也較高。
[0003] 專利文獻(xiàn)CN103633536A于2014年03月12日公開了一種激光頭集成粟浦頭的技 術(shù)方案。而同樣涉及激光技術(shù)領(lǐng)域的本發(fā)明則公開了一種被動(dòng)調(diào)Q激光器，包括粟浦源、粟 浦禪合系統(tǒng)、第一增益晶體、第二增益晶體和可飽和吸收體，粟浦源發(fā)出粟浦光經(jīng)粟浦禪合 系統(tǒng)進(jìn)入第一增益晶體和第二增益晶體，可飽和吸收體置于第二增益晶體后面，通過可飽 和吸收體對(duì)激光進(jìn)行調(diào)制，從而產(chǎn)生脈沖激光輸出。
[0004] 現(xiàn)有的被動(dòng)調(diào)Q或主動(dòng)調(diào)Q的紫外激光器一般都為集成式設(shè)計(jì)，即將粟浦源與激 光頭集成在一起。該樣的集成式被動(dòng)調(diào)Q激光器體積較大，成本高，維護(hù)和使用都不方便， 而分離式的主動(dòng)調(diào)Q激光器的激光頭部分體積也比較大，主動(dòng)調(diào)Q的裝置也比較復(fù)雜，成本 商。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供一種縮減體積、方便安裝維護(hù)的分離式被動(dòng)調(diào)Q紫外光及其激光產(chǎn)生 方法。
[0006] 本發(fā)明的目的是通過W下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：
[0007] -種分離式被動(dòng)調(diào)Q紫外光激光器，包括粟浦系統(tǒng)和激光頭，所述粟浦系統(tǒng)與激 光頭分離，所述激光頭依次包括光禪合的準(zhǔn)直鏡、聚焦鏡、諧振腔、二倍頻晶體和H倍頻晶 體；所述粟浦系統(tǒng)包括粟浦源，給粟浦源供電的驅(qū)動(dòng)源；所述粟浦源通過傳能光纖與所述 準(zhǔn)直鏡光禪合。
[0008] 進(jìn)一步的，所述驅(qū)動(dòng)源、粟浦源安裝于粟浦系統(tǒng)中，為一整體；所述準(zhǔn)直鏡、聚焦 鏡、諧振腔、二倍頻晶體和H倍頻晶體集成在同一殼體內(nèi)，所述殼體外還固定有與所述H倍 頻晶體光禪合的擴(kuò)束鏡；擴(kuò)束鏡鍛有具有對(duì)紅外光及二倍頻光高反，對(duì)紫外光增透的膜系。
[0009] 進(jìn)一步的，所述諧振腔從聚焦鏡一側(cè)起，依次包括光禪合的反射鏡、增益組件、被 動(dòng)調(diào)Q晶體和輸出鏡；由反射鏡和輸出鏡構(gòu)成的諧振腔為穩(wěn)定腔；所述輸出鏡的出光面與 所述二倍頻晶體禪合。
[0010] 進(jìn)一步的，所述增益組件包括采用各項(xiàng)同性、高上能級(jí)壽命和高儲(chǔ)能材質(zhì)的第一 增益晶體和采用具備偏振特性材質(zhì)的第二增益晶體；所述第一增益晶體和第二增益晶體光 禪合。
[0011] 進(jìn)一步的，所述第一增益晶體為Nd;YAG晶體或Nd;YAG陶瓷晶體或YAG與Nd:YAG 的鍵合或膠合的晶體，第二增益晶體為Nd;YV04晶體或YV04與Nd;YV04的鍵合或膠合的晶 體；或者，第一增益晶體為Nd;YV04晶體或YV04與Nd;YV04的鍵合或膠合的晶體，第二增 益晶體為Nd;YAG晶體或Nd;YAG陶瓷晶體或YAG與Nd:YAG的鍵合或膠合的晶體，第一增益 晶體的出光面相距第二增益晶體的入光面距離小于10mm。
[001引進(jìn)一步的，所述第一增益晶體為Nd;YAG晶體，其Nd離子的慘雜濃度為 0. 2% -2%，第二增益晶體為Nd;YV04晶體，其Nd離子的慘雜濃度為0. 1% -3%，或者，第 一增益晶體為Nd;YV04晶體其Nd離子的慘雜濃度為為0. 1% -2%，第一增益晶體（10)為 Nd;YAG晶體，其Nd離子的慘雜濃度為0. 2% -3%。
[0013] 進(jìn)一步的，所述被動(dòng)調(diào)Q晶體為&:YAG、V:YAG、半導(dǎo)體飽和吸收體、石墨帰中的任 意一種，被動(dòng)調(diào)Q晶體的初始透過率為10% -95%。
[0014] 進(jìn)一步的，所述反射鏡、輸出鏡中至少一個(gè)為凹面鏡；或者，所述第一增益晶體的 入光面鍛膜，形成所述反射鏡；所述輸出鏡為凹面鏡。
[001引進(jìn)一步的，所述二倍頻晶體為L(zhǎng)B0晶體、KTP晶體、BB0晶體、BiBO晶體、CLB0晶體、PPLN晶體，匹配方式可采用臨界相位匹配或非臨界相位匹配，S倍頻晶體為L(zhǎng)B0晶體、BB0 晶體、BiBO晶體、CLB0晶體、KDP晶體，匹配方式可采用臨界相位匹配或非臨界相位匹配。
[0016] 進(jìn)一步的，所述粟浦源為連續(xù)半導(dǎo)體激光器或脈沖半導(dǎo)體激光器，當(dāng)粟浦源為光 纖禪合輸出的脈沖半導(dǎo)體激光器時(shí)，其中也波長(zhǎng)為808皿+ 5皿,880皿+ 5皿,885皿+ 5皿 中的一種或W上任意兩種波長(zhǎng)的組合；激光器殼體體積小于80x80x430mm3,其橫截面積小 于 80x80mm2,長(zhǎng)度小于 430mm3。
[0017] 一種如本發(fā)明所述的分離式被動(dòng)調(diào)Q紫外激光器，包括步驟：
[0018] 粟浦系統(tǒng)發(fā)出粟浦光通過傳能光纖輸出到激光頭的準(zhǔn)直鏡；
[0019] 通過第一增益晶體和第二增益晶體產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，發(fā)生自發(fā)福射；
[0020] 在反射鏡和輸出鏡組成的諧振腔的反饋?zhàn)饔孟?，產(chǎn)生受激福射；
[0021] 在被動(dòng)調(diào)Q晶體的作用下產(chǎn)生紅外脈沖激光；
[0022] 通過輸出鏡輸出紅外脈沖激光，再經(jīng)過二倍頻晶體和H倍頻晶體產(chǎn)生單一波長(zhǎng)的 紫外線激光。
[0023] 本發(fā)明的粟浦系統(tǒng)與激光器殼體采用分離式設(shè)計(jì)，粟浦系統(tǒng)與激光器殼體用傳能 光纖相連接，該樣使得激光頭的體積更小巧，結(jié)構(gòu)更緊湊；且激光頭和粟浦分離形成獨(dú)立配 件，也方便獨(dú)立維修、更換，便于安置使用及后期維護(hù)。另外，本發(fā)明采用被動(dòng)調(diào)Q設(shè)計(jì)，降 低了激光器的成本，具有更好的穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0024] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例一分離式被動(dòng)調(diào)Q紫外光激光器的原理示意圖；
[00巧]圖2是本發(fā)明雙增益晶體緊湊型被動(dòng)調(diào)Q紫外光激光器的原理示意圖；
[0026] 圖3是本發(fā)明各種平凹腔被動(dòng)調(diào)Q激光器的原理第一示意圖；
[0027]圖4是本發(fā)明各種平凹腔被動(dòng)調(diào)Q激光器的原理第二示意圖；
[0028]圖5是本發(fā)明各種平凹腔被動(dòng)調(diào)Q激光器的原理第H示意圖；
[0029] 圖6是本發(fā)明各種平凹腔被動(dòng)調(diào)Q激光器的原理第四示意圖；
[0030] 圖7是本發(fā)明實(shí)施例八采用高溫角度匹配非線性晶體的被動(dòng)調(diào)Q激光器的原理示 意圖；
[0031] 圖8是本發(fā)明一種被動(dòng)調(diào)Q紫外光激光器的原理示意圖；
[0032] 圖9是現(xiàn)有的平平腔腔內(nèi)的光斑半徑隨熱透鏡焦距的變化的曲線示意圖；
[0033] 圖10是本發(fā)明平凹腔腔內(nèi)的光斑半徑隨熱透鏡焦距的變化的曲線示意圖。
[0034]其中：
[0035] 1、粟浦系統(tǒng)；11、驅(qū)動(dòng)源；12、粟浦源；2、傳能光纖；3、激光頭；4、殼體；5、擴(kuò)束鏡； 6、準(zhǔn)直鏡；7、聚焦鏡；8、諧振腔；81、反射鏡；82、增益組件；821、第一增益晶體；822、第二 增益晶體；83、被動(dòng)調(diào)Q晶體；84、輸出鏡；86、半反半透膜；9、非線性晶體；91、二倍頻晶體； 92、H倍頻晶體。
【具體實(shí)施方式】
[0036] 實(shí)施例一
[0037]如圖1所示，本實(shí)施方式公開一種分離式被動(dòng)調(diào)Q紫外光激光器，包括粟浦系統(tǒng)1， 所述粟浦系統(tǒng)1還禪合有與其分離設(shè)置的激光頭3,所述激光頭3依次包括光禪合的準(zhǔn)直鏡 6、聚焦鏡7、諧振腔8、二倍頻晶體91和H倍頻晶體92;所述粟浦系統(tǒng)1包括粟浦源12,給 粟浦源12供電并提供制冷、為二倍頻晶體91和H倍頻晶體92提供溫度控制的驅(qū)動(dòng)源11; 所述粟浦源12通過傳能光纖2與所述準(zhǔn)直鏡6光禪合。
[0038] 本實(shí)施方式還公開一種如本發(fā)明所述的分離式被動(dòng)調(diào)Q紫外激光器，包括步驟：
[0039] 粟浦系統(tǒng)發(fā)出粟浦光通過傳能光纖輸出到激光頭的準(zhǔn)直鏡；
[0040] 通過第一增益晶體和第二增益晶體產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，發(fā)生自發(fā)福射；
[0041] 在反射鏡和輸出鏡組成的諧振腔的反饋?zhàn)饔孟拢a(chǎn)生受激福射；
[0042] 在被動(dòng)調(diào)Q晶體的作用下產(chǎn)生紅外脈沖激光；
[0043] 通過輸出鏡輸出紅外脈沖激光，再經(jīng)過二倍頻晶體和H倍頻晶體產(chǎn)生單一波長(zhǎng)的 紫外線激光。
[0044] 本發(fā)明的粟浦系統(tǒng)1與激光器殼體4采用分離式設(shè)計(jì)，粟浦系統(tǒng)1與激光器殼體 4用傳能