一種固態(tài)紫外激光器由半導(dǎo)體激光器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種二極管端面泵浦全固態(tài)紫外激光器，包括激光泵浦源、光學(xué)耦合系統(tǒng)、“V”型或“L”型或“Z”型折疊諧振腔、激光晶體、調(diào)Q開關(guān)、二次諧波晶體、三次諧波晶體和諧波分離鏡；調(diào)Q方式產(chǎn)生的高峰值功率準(zhǔn)連續(xù)基頻激光經(jīng)過倍頻晶體產(chǎn)生綠激光，生產(chǎn)的綠激光與剩余的基波共同作用生產(chǎn)355nm紫外激光，未轉(zhuǎn)化的綠光與紫外光經(jīng)不同的路徑輸出，可形成綠光、紫外的雙波長輸出激光器；本發(fā)明可充分利用兩種波長滿足在實(shí)際應(yīng)用中的需要，也可選擇其中一種波長輸出，拓寬了應(yīng)用領(lǐng)域，系統(tǒng)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，使用方便，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)加工、科研、醫(yī)療、軍事等領(lǐng)域。
【專利說明】一種固態(tài)紫外激光器由半導(dǎo)體激光器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光器應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種固態(tài)紫外激光器由半導(dǎo)體激光器。

【背景技術(shù)】
[0002]高平均功率全固態(tài)調(diào)Q 355nm與532nm激光器在微電子、激光加工、光刻技術(shù)、精密材料加工等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，如在電路板加工與立體印刷方面。電路板加工要求紫外激光在高重復(fù)頻率時(shí)提供大于300 μ J的脈沖能量；立體印刷技術(shù)要求的是平均功率(一般在
0.4?I W之間)；而一般的激光材料加工要求的平均功率在5?10 W水平。
[0003]紫外光的短波長對(duì)于微加工應(yīng)用有兩個(gè)優(yōu)越性:一，較短的波長能夠加工更小的部件。光束的衍射現(xiàn)象是限制加工部件最小尺寸的主要因素，最小可達(dá)到的聚焦點(diǎn)的直徑隨著波長的增加而線性增加。二，高能量的光子可以直接破壞材料的化學(xué)鍵。紫外光加工材料過程稱為“光蝕”效應(yīng)，高能量的光子直接破壞材料的化學(xué)鍵，是“冷”處理過程，熱影響區(qū)域微乎其微；相比之下，可見光和紅外激光器利用聚焦到加工部位的熱量來熔化材料，熱量經(jīng)過傳導(dǎo)會(huì)影響到周圍的材料，產(chǎn)生熱影響區(qū)域。
[0004]目前市場上大部分的端面泵浦紫外激光器都是腔內(nèi)和頻方式。這種方式仍然不能將倍頻激光完全轉(zhuǎn)換，但剩余的倍頻激光容易造成腔內(nèi)元件損壞，或污染腔體，影響激光器的性能。為了滿足對(duì)不同材料選擇性的加工，通常需要兩種波長的激光器。尤其是需要倍頻和紫外交替加工時(shí)，不得不使用兩臺(tái)激光器交替使用。系統(tǒng)復(fù)雜性較高，不緊增加了成本，還增加了工序。利用棱鏡分光的方式將倍頻光和紫外光分離，可以得到較純凈的紫外光和倍頻光，可需要較長的光程，從而增加了系統(tǒng)的體積。同時(shí)單個(gè)棱鏡會(huì)使原本圓形的激光束變成橢圓的激光束，因此得使用棱鏡對(duì)補(bǔ)償相差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]現(xiàn)有技術(shù)不能滿足人們的需要，為彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明旨在提供一種固態(tài)紫外激光器由半導(dǎo)體激光器。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種固態(tài)紫外激光器由半導(dǎo)體激光器、耦合系統(tǒng)、諧振腔鏡、調(diào)Q開關(guān)、諧振分離鏡、激光晶體、折疊鏡和綠光反射鏡、三次諧波晶體和二次諧波晶體組成；二極管激光器輸出的泵浦激光經(jīng)準(zhǔn)直聚焦后進(jìn)入激光晶體，由于泵浦激光波長處于Nd摻雜的激光增益介質(zhì)的吸收峰，激光晶體吸收泵浦光后受激輻射，經(jīng)過激光諧振腔鏡和折疊鏡的選模作用，產(chǎn)生高光束質(zhì)量的線偏基頻光(S偏振)。由于調(diào)Q作用得到很高峰值功率的基頻脈沖光。線偏振的基頻光經(jīng)過二次諧波晶體時(shí)，產(chǎn)生垂直基頻偏振態(tài)(P偏振)的倍頻綠光脈沖。相互垂直偏振態(tài)的綠光脈沖和剩余的基波脈沖在三次諧波晶體內(nèi)發(fā)生和頻，產(chǎn)生偏振態(tài)與基波偏振態(tài)(S偏振)一致的三次諧波紫外激光脈沖。諧波分尚鏡將綠光與紫外光分尚，紫外光從諧波分尚鏡處輸出輸出，綠光由折疊鏡處輸出。同時(shí)可以通過調(diào)節(jié)二次諧波晶體的控制溫度調(diào)節(jié)綠光與紫外光的功率分配。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:該全固態(tài)紫外激光器具有轉(zhuǎn)換效率高，體積小、穩(wěn)定可靠、使用方便、用途廣泛、性價(jià)比高等特點(diǎn)；充分利用兩種波長滿足在實(shí)際應(yīng)用中的需要，也可選擇其中一種波長輸出，拓寬了應(yīng)用領(lǐng)域，系統(tǒng)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，使用方便，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)加工、科研、醫(yī)療、軍事等領(lǐng)域。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明的“L”型全固態(tài)紫外激光器結(jié)構(gòu)圖；
圖2為本發(fā)明的“V”型全固態(tài)紫外激光器結(jié)構(gòu)圖；
圖3為本發(fā)明的“Z”型全固態(tài)紫外激光器結(jié)構(gòu)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0009]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0010]請(qǐng)參見圖f 3，一種固態(tài)紫外激光器由半導(dǎo)體激光器(I)、耦合系統(tǒng)(2)、諧振腔鏡(3、4)、調(diào)Q開關(guān)(9)、諧振分離鏡(6)、激光晶體(8)、折疊鏡(5)和綠光反射鏡(7)、三次諧波晶體(10)和二次諧波晶體(11)組成。
[0011]下面結(jié)合圖1對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的說明:
實(shí)施例1，
1、采用He-Ne激光器作準(zhǔn)直光源。安裝激光晶體(8)，盡量使其入射面與He-Ne激光光路垂直。同時(shí)He-Ne激光由晶體(8)的中心通過。
[0012]2、用He-Ne激光仔細(xì)調(diào)節(jié)諧振反射鏡(3)和(4)和折疊鏡(5)，用20%基波輸出耦合鏡代替反射鏡(3)。
[0013]3、先用小泵浦功率的光，略大于振蕩閾值就行，微調(diào)諧振腔反射鏡架(3) (5)和20%的基波輸出耦合鏡，輸出基波激光。然后調(diào)節(jié)到最大泵浦光，繼續(xù)微調(diào)反射鏡架，獲得最大的基波激光輸出。最后調(diào)節(jié)泵浦光的耦合系統(tǒng)(2)，獲得最佳的基波連續(xù)波激光輸出。這樣對(duì)激光諧振腔的調(diào)節(jié)基本完成。
[0014]4、安裝諧波分離鏡(6)，調(diào)節(jié)諧振腔使輸出功率最大。
[0015]5、安裝調(diào)Q開關(guān)(9)，調(diào)節(jié)其位置和角度，使其達(dá)到最佳的鎖光效果，獲得最高峰值功率的基波輸出。
[0016]6、把20%的基波輸出鏡換回為反射鏡(3)，然后安裝二次諧波晶體(11)與綠光反射鏡(7)。仔細(xì)調(diào)節(jié)二次諧波晶體(11)的角度、方位和控制溫度，以及調(diào)Q開關(guān)(9)的重復(fù)頻率，獲得最大的二次諧波綠光脈沖激光(13)輸出。
[0017]7、安裝三次諧波晶體(10)，仔細(xì)調(diào)節(jié)三次諧波晶體的角度、方位，獲得三次諧波紫外脈沖激光(12)輸出。
[0018]實(shí)施例2，
圖2的實(shí)施方式與如圖1 一致。
[0019]實(shí)施例3 (參見圖3)，
一種固態(tài)紫外激光器由半導(dǎo)體激光器(I) (12)、f禹合系統(tǒng)(2) (13)、諧振腔鏡(3、4)、調(diào)Q開關(guān)(9)、諧振分離鏡(6)、激光晶體(8)、折疊鏡(5、7)和紫外光反射鏡(16)、三次諧波晶體(10)、二次諧波晶體(11)組成。下面結(jié)合圖1對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的說明:
1、采用He-Ne激光器作準(zhǔn)直光源。安裝激光晶體(8)，盡量使其入射面與He-Ne激光光路垂直。同時(shí)He-Ne激光由晶體(8)的中心通過。
[0020]2、用He-Ne激光仔細(xì)調(diào)節(jié)諧振反射鏡(3 )和(4)與折疊鏡(5 )、( 7 )，用20%基波輸出耦合鏡代替反射鏡(3)。
[0021]3、先用小泵浦功率的光，略大于振蕩閾值就行，微調(diào)諧振腔反射鏡架(3) (5)和20%的基波輸出耦合鏡，輸出基波激光。然后調(diào)節(jié)到最大泵浦光，繼續(xù)微調(diào)反射鏡架，獲得最大的基波激光輸出。最后調(diào)節(jié)泵浦光的耦合系統(tǒng)(2)，獲得最佳的基波連續(xù)波激光輸出。這樣對(duì)激光諧振腔的調(diào)節(jié)基本完成。
[0022]4、安裝諧波分離鏡(6)，調(diào)節(jié)諧振腔使輸出功率最大。
[0023]5、安裝調(diào)Q開關(guān)(9)，調(diào)節(jié)其位置和角度，使其達(dá)到最佳的鎖光效果，獲得最高峰值功率的基波輸出。
[0024]6、把20%的基波輸出鏡換回為反射鏡(3 )，然后安裝二次諧波晶體(11)。仔細(xì)調(diào)節(jié)二次諧波晶體(11)的角度、方位和控制溫度，以及調(diào)Q開關(guān)(9)的重復(fù)頻率，獲得最大的二次諧波綠光脈沖激光(15)輸出。
[0025]7、安裝三次諧波晶體(10)和紫外光反射鏡(16)，仔細(xì)調(diào)節(jié)三次諧波晶體的角度、方位，獲得三次諧波紫外脈沖激光(14)輸出。
[0026]對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其它的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。
[0027]以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何細(xì)微修改、等同替換和改進(jìn)，均應(yīng)包含在本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種二極管端面泵浦的全固態(tài)紫外激光器，包括激光泵浦源(I)、光學(xué)耦合系統(tǒng)(2 )、激光諧振腔(3、4 )、折疊鏡(5 )、激光晶體(8 )、調(diào)Q開關(guān)(9 )、二次諧波晶體(11)、三次諧波晶體(10)和諧波分離鏡(6)，其特征是:所述激光諧振腔為“V”型或“L”型或“Z”型折疊腔結(jié)構(gòu)，“L”型折疊腔，其光路成“L”型，沿基頻激光光路由全反鏡(3)、折疊鏡(5)和全反鏡(4)構(gòu)成；二次諧波晶體(11)、三次諧波晶體(10)、激光晶體(8)、諧波分離鏡(6)和調(diào)Q開關(guān)(9)放置在激光諧振腔內(nèi)；由激光泵浦光源(I)產(chǎn)生的泵浦光(14)通過光學(xué)耦合系統(tǒng)(2)的準(zhǔn)直聚焦，再經(jīng)過“L”型折疊鏡(5)入射到晶體(8)內(nèi)部并被晶體(8)充分吸收；經(jīng)激光諧振腔(3、4)的諧振作用形成激光振蕩，由于調(diào)Q開關(guān)(9)的作用形成脈沖基頻激光；基頻激光經(jīng)過二次諧波晶體(11)發(fā)生倍頻效應(yīng)產(chǎn)生綠激光，剩余的基頻激光和倍頻綠激光再經(jīng)過三次諧波晶體(10)產(chǎn)生紫外激光；紫外激光經(jīng)過諧波分離鏡(6)輸出；剩余的倍頻綠光經(jīng)過折疊鏡(5)輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二極管端面泵浦全固態(tài)紫外器，其特征是，所述的激光泵浦源為半導(dǎo)體激光二極管，可以是一個(gè)泵浦源單端泵浦或兩個(gè)泵浦源雙端泵浦；激光泵浦源(I)為光纖耦合模塊，或是Bar條直接泵浦。
3.權(quán)利要求1所述的一種二極管端面泵浦全固態(tài)紫外激光器，其特征是，所述的二次諧波晶體(11)為磷酸二氫鉀、或三硼酸鋰、或硼酸鉍、或磷酸氧鈦鉀或偏硼酸鋇非線性光學(xué)晶體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二極管端面泵浦全固態(tài)紫外激光器，其特征是，三次諧波晶體(10)為三硼酸鋰、或三硼酸銫、或硼酸銫鋰或偏硼酸鋇非線性光學(xué)晶體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二極管端面泵浦全固態(tài)紫外激光器，其特征是，所述激光晶體(8)為Nd: YVO4、或Nd: YAG晶體、或Nd =YLF晶體或NdiGlass0
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二極管端面泵浦全固態(tài)紫外激光器，其特征是，所述的調(diào)Q開關(guān)(9)為聲光調(diào)Q器件或電光調(diào)Q器件或被動(dòng)調(diào)Q器件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二極管端面泵浦全固態(tài)紫外激光器，其特征是，所述折疊鏡(5) —端面度808nm高透532高透膜，另一端面鍍1064高反808高透532高透膜，材質(zhì)為K9或融石英或石英。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二極管端面泵浦全固態(tài)紫外激光器，其特征是，所述諧波分離鏡(6)—端面鍍1064高透532高透膜，另一端面鍍1064高透532高透355高反膜，材質(zhì)可以為K9或融石英或石英。
【文檔編號(hào)】H01S3/0941GK104269728SQ201410573807
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月24日
【發(fā)明者】蔡子亮, 楊飛, 白政民, 楊曉博, 李耀輝, 王金 申請(qǐng)人:許昌學(xué)院