腔內(nèi)倍頻像散補償型激光器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種腔內(nèi)倍頻像散補償型激光器，包括第一反射鏡、第一晶體、聲光調(diào)Q開光、第二反射鏡、THG特性晶體、SHG特性晶體、第三反射鏡，第一反射鏡透射基頻光，聲光調(diào)Q開光產(chǎn)生激光脈沖，第一晶體補償THG特性晶體分束射出紫外激光時產(chǎn)生的像散效應(yīng)，第二反射鏡反射基頻光經(jīng)THG特性晶體進入SHG特性晶體所產(chǎn)生的第一倍頻光，第三反射鏡反射從SHG特性晶體射出的基頻光和第一倍頻光，以進入SHG特性晶體中倍頻產(chǎn)生第二倍頻光，同時透射基頻光、第一倍頻光和第二倍頻光到THG特性晶體中進行和頻產(chǎn)生及分束射出紫外光，形成倍頻腔，通過第一反射鏡和第二反射鏡反射利用基頻光，且通過第一晶體減少像散效應(yīng)對激光器的應(yīng)用影響。
【專利說明】
腔內(nèi)倍頻像散補償型激光器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于激光領(lǐng)域，具體涉及一種腔內(nèi)倍頻像散補償型激光器。
【背景技術(shù)】
[0002] 紫外激光器在工業(yè)微加工領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用，如應(yīng)用于工業(yè)零部件的打標(biāo)、鉆孔、 劃片、焊接、切割，以及應(yīng)用于醫(yī)療器械的微加工，電子元件的封裝，微型部件立體成型領(lǐng) 域。另外，在微電子學(xué)，光譜分析，光數(shù)據(jù)存儲，光盤控制，大氣探測，光化學(xué)，光生物學(xué)，空間 光通信，激光誘發(fā)的物質(zhì)原子熒光和紫外吸收及醫(yī)療領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。
[0003] 實現(xiàn)激光的核心主要是激光器中可以實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的激光工作物質(zhì)，即含有亞 穩(wěn)態(tài)能級的工作物質(zhì)。如工作物質(zhì)為晶體狀的或者玻璃的激光器分別稱為體激光器和玻璃 激光器通常把這兩類激光器統(tǒng)稱為固體激光器。固定激光器的結(jié)構(gòu)的主要部分組成分別是 激光工作物質(zhì)、光學(xué)諧振腔和栗浦系統(tǒng)，固體激光工作物質(zhì)是把具有能產(chǎn)生受激發(fā)射作用 的金屬離子摻入晶體而制成的。這些摻雜到固體基質(zhì)中的金屬離子的主要特點是:具有比 較寬的有效吸收光譜帶，比較高的熒光效率，比較長的熒光壽命和比較窄的熒光譜線，因而 易于產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)和受激發(fā)射。固定激光器中的電源為栗浦源供電，以對激光器晶體提 供栗浦光，以使激光晶體產(chǎn)生上能級粒子數(shù)積累，進而提供增益，產(chǎn)生受激輻射，其中，光學(xué) 諧振腔由全反射鏡和輸出鏡構(gòu)成。
[0004] 調(diào)Q技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，是激光發(fā)展史上的一個重要突破，它是將激光能量壓縮到 寬度極窄的脈沖中發(fā)射，而使光源的峰值功率可提高幾個數(shù)量級的一種技術(shù)。普通的脈沖 激光器，光脈沖的寬度約在ms級，峰值功率也只有幾十kW，而調(diào)Q激光器的光脈沖的寬度可 以壓到ns，峰值功率也已達到MW。聲光調(diào)Q開關(guān)的開關(guān)時間一般小于光脈沖建立時間，屬快 開關(guān)類型，主要由一塊對激光波長透明的聲光介質(zhì)及換能器組成，常用的聲光介質(zhì)有熔融 石英、錮酸鉛及重火石玻璃等，聲光介質(zhì)表面粘接有由銀酸鋰、石英等壓電材料薄片制成的 換能器，換能器的作用是將高頻信號轉(zhuǎn)換為超聲波。聲光開關(guān)置于激光器中，在超聲場作用 下發(fā)生衍射，由于一級衍射光偏離諧振腔而導(dǎo)致?lián)p耗增加，從而使激光振蕩難以形成，激光 高能級大量積累粒子，若這時突然撤除超聲場，則衍射效應(yīng)即刻消失，諧振腔損耗突然下 降，激光巨脈沖遂即形成。
[0005] 目前的一種腔內(nèi)倍頻結(jié)構(gòu)的分布請參見圖1，圖1為現(xiàn)有的一種腔內(nèi)倍頻結(jié)構(gòu)的分 布示意圖，如圖1所示，現(xiàn)有的腔內(nèi)倍頻結(jié)構(gòu)的分布為依次同向排列的全反鏡、SHG(Sec 〇nd-Harmonic Generation)特性晶體和THG(Third_Harmonic Generation)特性晶體，其中所述 全反鏡用于反射第一次從所述THG特性晶體射入，以及經(jīng)過所述SHG特性晶體到達所述全反 鏡的基頻光和倍頻光，以使所述基頻光和所述倍頻光按原路返回，進而透射到所述SHG特性 晶體和所述THG特性晶體中，以使原路返回透射到所述THG特性晶體中的所述基頻光和所述 倍頻光在所述THG特性晶體中進行和頻，從而產(chǎn)生三倍頻光（即是紫外光）。一般情況會在所 述THG特性晶體的出射紫外光的表面進行布儒斯特角的切割，以使第一次從所述THG特性晶 體射入的基頻光的損傷最小，另外的作用是使在所述THG特性晶體中進行和頻產(chǎn)生的紫外 光與透射出所述THG特性晶體的倍頻光和基頻光由于折射率的不同進行色散分束傳播;另 一方面，布儒斯特角平面進行分束射出的基頻光的子午面和弧矢面內(nèi)會產(chǎn)生像散，由于像 散效應(yīng)會導(dǎo)致光束出光方向的發(fā)散角不一致，再經(jīng)過透鏡的匯聚會產(chǎn)生不同的聚焦光斑， 如此像散效應(yīng)會對激光器的應(yīng)用有比較大的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明針對現(xiàn)有激光器的無效損耗和像散效應(yīng)對激光器的應(yīng)用有比較大的影響 等問題，提供了一種腔內(nèi)倍頻像散補償型激光器，旨在提供一種高光束質(zhì)量、高脈沖穩(wěn)定性 的激光器。
[0007] 本發(fā)明提供一種腔內(nèi)倍頻像散補償型激光器，包括倍頻腔，所述倍頻腔包括第一 反射鏡、第一晶體、聲光調(diào)Q開光、第二反射鏡、THG特性晶體、SHG特性晶體、第三反射鏡，其 中，所述第一反射鏡用于透射栗浦光，所述聲光調(diào)Q開光用于產(chǎn)生激光脈沖，所述第一晶體 的出光面用于補償像散效應(yīng)，所述基頻光進入所述第一晶體后從所述第一晶體的所述布儒 斯特角平面射出，所述第二反射鏡用于反射所述基頻光至所述THG特性晶體中，經(jīng)過所述 THG特性晶體的所述基頻光進入到所述SHG特性晶體中產(chǎn)生第一倍頻光，所述第三反射鏡用 于反射從所述SHG特性晶體射出到達所述第三反射鏡的所述基頻光和所述第一倍頻光，以 使所述基頻光和所述第一倍頻光按原路返回，進而透射到所述SHG特性晶體進行I類相位匹 配的倍頻，產(chǎn)生出第二倍頻光，同時透射出所述基頻光、所述第一倍頻光和所述第二倍頻光 到所述THG特性晶體中進行Π 類相位匹配的和頻，形成所述倍頻腔，以在所述THG特性晶體 中產(chǎn)生紫外光，通過所述THG特性晶體的所述布儒斯特角平面分束輸出紫外光；
[0008] 所述第二反射鏡還用于反射從所述SHG特性晶體的所述布儒斯特角平面分束射出 的所述基頻光，反射后的所述基頻光通過所述聲光調(diào)Q開光、所述第一晶體到達所述第一反 射鏡；
[0009] 所述第一反射鏡還用于反射所述基頻光至所述倍頻腔中，進行再利用和頻輸出紫 外光。
[0010] 作為一種可選的實施方式，所述腔內(nèi)倍頻像散補償型激光器還包括栗浦系統(tǒng)，所 述栗浦系統(tǒng)包括半導(dǎo)體激光栗浦源和栗浦電源，所述栗浦電源用于供電給所述栗浦系統(tǒng)進 行工作。
[0011] 作為一種可選的實施方式，所述聲光調(diào)Q開光包括驅(qū)動器和驅(qū)動電源，所述驅(qū)動電 源用于供電給所述驅(qū)動器，所述驅(qū)動器用于驅(qū)動所述聲光調(diào)Q開光進行開關(guān)控制，進而產(chǎn)生 激光脈沖。
[0012] 作為一種可選的實施方式，所述栗浦系統(tǒng)還包括栗浦耦合裝置，用于使所述半導(dǎo) 體激光栗浦源產(chǎn)生的光斑耦合后經(jīng)過所述第一反射鏡進入到所述第一晶體中。
[0013] 作為一種可選的實施方式，所述栗浦耦合裝置的耦合比根據(jù)紫外光的光斑與所述 半導(dǎo)體激光栗浦源的光斑的比值確定，所述栗浦耦合裝置的耦合比為1:1.3,所述半導(dǎo)體激 光栗浦源為光源波長是808nm的栗浦。
[0014] 作為一種可選的實施方式，所述第一反射鏡，用于高透所述半導(dǎo)體激光栗浦源產(chǎn) 生的栗浦光，所述凸面鏡還用于對所述基頻光進行高反。
[0015] 作為一種可選的實施方式，所述第二反射鏡為用于基頻光折返的全反鏡。
[0016]作為一種可選的實施方式，所述第三反射鏡為用于基頻光和倍頻光折返的雙波長 尚反鏡。
[0017] 作為一種可選的實施方式，所述凸面鏡的曲率范圍是500mm-1000mm。
[0018]作為一種可選的實施方式，所述SHG特性晶體為三硼酸鋰晶體。
[0019]作為一種可選的實施方式，所述THG特性晶體為三硼酸鋰晶體。
[0020]作為一種可選的實施方式，所述第一晶體為Nd: YV04晶體，或者為Nd: YLF晶體，或 者為Nd:YAG晶體。
[0021] 本發(fā)明提供一種腔內(nèi)倍頻像散補償型紫外激光器，包括倍頻腔，所述倍頻腔包括 第一反射鏡、第一晶體、聲光調(diào)Q開光、第二反射鏡、THG特性晶體、SHG特性晶體、第三反射 鏡，其中，所述第一反射鏡用于透射栗浦光，所述聲光調(diào)Q開光用于產(chǎn)生激光脈沖，所述第一 晶體的出光面用于補償像散效應(yīng)，所述基頻光進入所述第一晶體后從所述第一晶體的所述 布儒斯特角平面射出，所述第二反射鏡用于反射所述基頻光至所述THG特性晶體中，經(jīng)過所 述THG特性晶體的所述基頻光進入到所述SHG特性晶體中產(chǎn)生第一倍頻光，所述第三反射鏡 用于反射從所述SHG特性晶體射出到達所述第三反射鏡的所述基頻光和所述第一倍頻光， 以使所述基頻光和所述第一倍頻光按原路返回，進而透射到所述SHG特性晶體進行I類相位 匹配的倍頻，產(chǎn)生出第二倍頻光，同時透射出所述基頻光、所述第一倍頻光和所述第二倍頻 光到所述THG特性晶體中進行Π 類相位匹配的和頻，形成所述倍頻腔，以在所述THG特性晶 體中產(chǎn)生紫外光，通過所述THG特性晶體的所述布儒斯特角平面分束輸出紫外光。本發(fā)明中 的所述第一晶體的出光面用于補償像散效應(yīng)，具體用于補償所述THG特性晶體分束射出紫 外激光時由于出光方向的發(fā)散角不一致而產(chǎn)生的像散效應(yīng)，進而可以調(diào)整光束出光方向的 發(fā)散角接近一致，再經(jīng)過透鏡的匯聚會產(chǎn)生重合的聚焦光斑，因此，減少像散效應(yīng)會對激光 器的應(yīng)用的不良影響。以及在本發(fā)明中，所述第二反射鏡還用于反射從所述SHG特性晶體的 所述布儒斯特角平面分束射出的所述基頻光，反射后的所述基頻光通過所述聲光調(diào)Q開光、 所述第一晶體到達所述第一反射鏡;所述第一反射鏡還用于反射所述基頻光至所述倍頻腔 中進行振蕩，以進行再利用和頻輸出紫外光，產(chǎn)生連續(xù)的紫外激光輸出，提高了紫外激光器 的有效資源利用率，提供了一種高光束質(zhì)量、高脈沖穩(wěn)定性的激光器。
【附圖說明】
[0022] 圖1為現(xiàn)有的一種腔內(nèi)倍頻結(jié)構(gòu)的分布示意圖；
[0023] 圖2為本發(fā)明實施例提供的一種腔內(nèi)倍頻像散補償型激光器結(jié)構(gòu)圖；
[0024]圖3為像散產(chǎn)生原理示意圖；
[0025]圖4為本發(fā)明實施例提供的第一晶體補償THG特性晶體的布儒斯特角平面產(chǎn)生的 像散效應(yīng)的示意圖。
【具體實施方式】
[0026]下面闡述的實施例代表允許本領(lǐng)域技術(shù)人員實踐本發(fā)明的必要信息，并且示出實 踐本發(fā)明的最佳方式。一旦根據(jù)附圖閱讀了以下的描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員就將理解本發(fā)明 的構(gòu)思并且將認(rèn)識到此處未特別闡明的這些構(gòu)思的應(yīng)用。應(yīng)當(dāng)理解，這些構(gòu)思和應(yīng)用落入 本公開和所附權(quán)利要求書的范圍。下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0027] 請參見圖2,圖2為本發(fā)明實施例提供的一種腔內(nèi)倍頻像散補償型激光器結(jié)構(gòu)圖。 如圖2所示，本實施例提供的腔內(nèi)倍頻像散補償型激光器包括倍頻腔110,倍頻腔包括第一 反射鏡111、第一晶體112、聲光調(diào)Q開光113、第二反射鏡114、THG特性晶體115、SHG特性晶體 116、第三反射鏡117,其中，第一反射鏡111用于透射栗浦光，聲光調(diào)Q開光113用于產(chǎn)生激光 脈沖，第一晶體112的出光面用于補償像散效應(yīng)，具體用于補償THG特性晶體115分束射出紫 外激光時出光方向的發(fā)散角不一致而產(chǎn)生的像散效應(yīng)，出光面可為布儒斯特角平面，基頻 光進入第一晶體112后從第一晶體112的布儒斯特角平面射出，第二反射鏡114用于反射基 頻光至THG特性晶體115中，經(jīng)過THG特性晶體115的基頻光進入到SHG特性晶體116中產(chǎn)生第 一倍頻光，第三反射鏡117用于反射從SHG特性晶體116射出到達第三反射鏡117的基頻光和 第一倍頻光，以使基頻光和第一倍頻光按原路返回，進而透射到SHG特性晶體116進行I類相 位匹配的倍頻，產(chǎn)生出第二倍頻光，同時透射出基頻光、第一倍頻光和第二倍頻光到THG特 性晶體115中進行Π 類相位匹配的和頻，形成倍頻腔，以在THG特性晶體115中產(chǎn)生紫外光， 通過THG特性晶體115的布儒斯特角平面分束輸出紫外光;第二反射鏡114還用于反射從SHG 特性晶體116的布儒斯特角平面分束射出的基頻光，反射后的基頻光通過聲光調(diào)Q開光113、 第一晶體112到達第一反射鏡111;第一反射鏡111還用于反射基頻光至倍頻腔中，進行再利 用和頻輸出紫外光。
[0028] 作為一種可選的實施方式，腔內(nèi)倍頻像散補償型激光器還包括栗浦系統(tǒng)130,栗浦 系統(tǒng)130包括半導(dǎo)體激光栗浦源131和栗浦電源133,栗浦電源133用于供電給栗浦系統(tǒng)130 進行工作。
[0029] 作為一種可選的實施方式，聲光調(diào)Q開光113包括驅(qū)動器和驅(qū)動電源，驅(qū)動電源用 于供電給驅(qū)動器，驅(qū)動器用于驅(qū)動聲光調(diào)Q開光113進行開關(guān)控制，進而產(chǎn)生激光脈沖。
[0030] 作為一種可選的實施方式，栗浦系統(tǒng)130還包括栗浦耦合裝置132,用于使半導(dǎo)體 激光栗浦源131產(chǎn)生的光斑耦合后經(jīng)過第一反射鏡111進入到第一晶體112中。
[0031] 作為一種可選的實施方式，栗浦耦合裝置132的耦合比根據(jù)紫外光的光斑與半導(dǎo) 體激光栗浦源131的光斑的比值確定，栗浦耦合裝置132的耦合比為1:1.3,半導(dǎo)體激光栗浦 源131為光源波長是808nm的栗浦。栗浦耦合裝置132包括兩個栗浦耦合頭。
[0032] 作為一種可選的實施方式，第一反射鏡111用于高透半導(dǎo)體激光栗浦源131產(chǎn)生的 栗浦光，凸面鏡還用于對基頻光進行高反。
[0033] 作為一種可選的實施方式，第二反射鏡114為用于基頻光折返的全反鏡。
[0034] 作為一種可選的實施方式，第三反射鏡117為用于基頻光和倍頻光折返的雙波長 尚反鏡。
[0035] 作為一種可選的實施方式，凸面鏡的曲率范圍是500mm-1000mm。
[0036]作為一種可選的實施方式，SHG特性晶體116為三硼酸鋰晶體。
[0037]作為一種可選的實施方式，THG特性晶體115為三硼酸鋰晶體。
[0038]作為一種可選的實施方式，第一晶體112為Nd:YV04晶體，或者為Nd:YLF晶體，或者 為Nd:YAG晶體，具體實現(xiàn)方式不受本實施例的限制。激光晶體的目的就是為了吸收栗浦光 產(chǎn)生高能級的粒子束布居，然后通過自發(fā)輻射和受激輻射產(chǎn)生激光。Nd: YV04晶體為a向切 害J，合理放置該晶體使激光器的偏振態(tài)為水平方向，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)SHG特性晶體116和THG特 性晶體115的倍頻。通常的在紫外激光中，由于THG特性晶體115切割了一定角度致使在基頻 光的子午面內(nèi)產(chǎn)生像散，由于在子午面內(nèi)產(chǎn)生像散，所以子午光束和弧矢光束同樣具有像 散。像散使出光方向的發(fā)散角不一致，這樣經(jīng)過透鏡的匯聚會產(chǎn)生不同的聚焦光斑，這樣對 激光的光斑應(yīng)用有比較大的影響。
[0039]請參見圖3,圖3為像散產(chǎn)生原理示意圖。如圖3所示，光束通過THG特性晶體115的 布儒斯特角的時候，即當(dāng)光束通過THG特性晶體115折射進出晶體后，光斑的大小在子午面 和弧矢面不同，這個時候光斑的圓度會有所變化。通常情況下，激光器中光斑形貌的判別使 用的是ABCD矩陣，而在激光通過布儒斯特角平面的時候就會產(chǎn)生相應(yīng)像散情況。
[0040]現(xiàn)在假設(shè)在圖3中D的左側(cè)和Q的右側(cè)中光束傳播是無像散的，而像散的產(chǎn)生就是 在THG特性晶體115的折射面處產(chǎn)生的。當(dāng)光1到達THG特性晶體115的時候，光2才剛剛達到D 的垂線位置，這個時候光1就產(chǎn)生折射，而光2繼續(xù)在空氣中傳播，根據(jù)費馬原理和相應(yīng)的折 射定律，當(dāng)光2到達THG特性晶體115邊緣進行折射的時候，光1到達了Q的垂線位置，即使在 相同的時間內(nèi)光1在THG特性晶體115中走了 N的距離，而光2在空氣中走了 Μ的距離。根據(jù)幾 何定律，光2走的絕對距離M = L*sin01，光1走的絕對距離N=L*sin02,其中Θ1和Θ2分別如光 的入射角和折射角。根據(jù)激光中ABCD矩陣對距離的定J
，其d為絕對距離，η為折 射率，可知光2的ΑΒ⑶中距離項為，=M/nl，光1的ΑΒ⑶中距離項為Υ =Ν/η2,這里nl為空氣 折射率，n2為THG特性晶體115在基頻光的折射率。
[0041] 由于THG是雙軸晶體，在激光折射的過程不遵守基本的折射定律。折射率的角度需 要通過麥克斯韋方程組進行求解，所以通常情況下Θ1和Θ2的角度滿足的是數(shù)值解。但是為 了簡化計算結(jié)果，這里可以近似認(rèn)為nl*sin01~ n2*sin02實際會有差別，但是對最終結(jié)果 影響不大。
[0042] 設(shè) k = N，/M，；
[0043]
[0044] 其中n2為基頻光在THG特性晶體115中的折射率，從上式子可以看出來，由于n2大 于1，所以在AB⑶矩陣中光1走的距離沒有光2走的距離遠，這樣在光1和光2之間就產(chǎn)生了像 散情況，即在子午面的面內(nèi)在光束產(chǎn)生了像散現(xiàn)象，可以解釋為在子午面內(nèi)在不同位置出 的光斑大小是不一致的，這樣在子午面內(nèi)的光斑會產(chǎn)生一頭大一頭小的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象會 使遠場發(fā)散角不一致，對打標(biāo)的聚焦情況有影響。
[0045]當(dāng)設(shè)定THG特性晶體115的使用溫度為30°的時候，這個時候n2的折射率為1.6,當(dāng) 入射的光斑大小為lOOOum的時候，光1和光2在矩陣中差值為940um，當(dāng)光斑越大，折射率越 大的時候這個影響會越大。
[0046]第一晶體112是帶有布儒斯特角的Nd: YV04晶體，或者為Nd: YLF晶體，或者為Nd: YAG晶體，Nd: YV04晶體的作用除了產(chǎn)生激光外，同時利用對稱的布儒斯特角來補償THG特性 晶體115的布儒斯特角平面產(chǎn)生的像散效應(yīng)。具體補償示意圖請參見圖4,圖4為本發(fā)明實施 例提供的第一晶體112補償THG特性晶體115的布儒斯特角平面產(chǎn)生的像散效應(yīng)的示意圖。 如圖4所示，其中左側(cè)晶體為Nd: YV04晶體，右側(cè)為THG特性晶體115。但是對于1.064um的基 頻光，在Nd: YV04晶體和THG特性晶體115中的折射率是略有差別，基頻光在Nd: YV04晶體中 的折射率為2，而在THG特性晶體115中的折射率為1.6。根據(jù)K值的推導(dǎo)，可得到當(dāng)光斑為D時 候，光1和光2在通過Nd: YV04晶體和THG特性晶體115后的AB⑶差為如下所示：
[0047]
[0048]結(jié)合圖4進行說明，當(dāng)光斑為lOOOum的時候，矩陣的差值為208um，這樣大大減小了 子午面的像散。
[0049]如果在Nd: YV04和THG特性晶體115中間放置第二反射鏡114的時候，這個時候就是 如圖2所示的結(jié)構(gòu)，第二反射鏡114的主要目的就是減小激光器尺寸，縮短腔長，其次反射基 頻光至第一晶體112。
[0050]綜上描述，激光器的主要產(chǎn)生過程為，首先由于受激輻射和自發(fā)輻射產(chǎn)生基頻光， 由于基頻光是水平偏振光，所以當(dāng)基頻光第一次通過THG特性晶體115的布儒斯特面的時 候，基頻光的損失很小，然后通過晶體向后反射鏡的方向傳播。當(dāng)基頻光通過SHG晶體后，根 據(jù)I類相位匹配產(chǎn)生倍頻光，當(dāng)基頻光和倍頻光都向后反射鏡傳播，遇到后反射鏡后傳播方 向反向。當(dāng)基頻光再次通過SHG晶體后，再次產(chǎn)生倍頻光，然后通過THG特性晶體115。在THG 特性晶體115中，基頻光和倍頻光根據(jù)II類相位匹配條件產(chǎn)生三倍頻光。最后繼續(xù)傳播通過 布儒斯特角后光的傳播方向進行分離，讓二倍頻光和三倍頻光輸出激光器，而讓基頻光再 次返回進行振蕩，當(dāng)基頻光通過Nd:YV04晶體后進行放大，最后不斷得經(jīng)歷上面的過程，從 而產(chǎn)生連續(xù)的紫外激光輸出。
[0051 ]本發(fā)明提供一種腔內(nèi)倍頻像散補償型紫外激光器，包括倍頻腔，倍頻腔包括第一 反射鏡111、第一晶體112、聲光調(diào)Q開光113、第二反射鏡114、THG特性晶體115、SHG特性晶體 116、第三反射鏡117,其中，第一反射鏡111用于透射栗浦光，聲光調(diào)Q開光113用于產(chǎn)生激光 脈沖，第一晶體112的出光面用于補償像散效應(yīng)，具體用于補償THG特性晶體115分束射出紫 外激光時由于出光方向的發(fā)散角不一致而產(chǎn)生的像散效應(yīng)，出光面具體為布儒斯特角平 面，基頻光進入第一晶體112后從第一晶體112的布儒斯特角平面射出，第二反射鏡114用于 反射基頻光至THG特性晶體115中，經(jīng)過THG特性晶體115的基頻光進入到SHG特性晶體116中 產(chǎn)生第一倍頻光，第三反射鏡117用于反射從SHG特性晶體116射出到達第三反射鏡117的基 頻光和第一倍頻光，以使基頻光和第一倍頻光按原路返回，進而透射到SHG特性晶體116進 行I類相位匹配的倍頻，產(chǎn)生出第二倍頻光，同時透射出基頻光、第一倍頻光和第二倍頻光 到THG特性晶體115中進行Π 類相位匹配的和頻，形成倍頻腔，以在THG特性晶體115中產(chǎn)生 紫外光，通過THG特性晶體115的布儒斯特角平面分束輸出紫外光。本發(fā)明中的第一晶體112 的出光面用于補償像散效應(yīng)，具體用于補償THG特性晶體115分束射出紫外激光時由于出光 方向的發(fā)散角不一致而產(chǎn)生的像散效應(yīng)，具體為布儒斯特角平面，進而可以調(diào)整光束出光 方向的發(fā)散角接近一致，再經(jīng)過透鏡的匯聚會產(chǎn)生基本重合的聚焦光斑，如此減少像散效 應(yīng)會對激光器的應(yīng)用的不良影響。以及在本發(fā)明中，第二反射鏡114還用于反射從SHG特性 晶體116的布儒斯特角平面分束射出的基頻光，反射后的基頻光通過聲光調(diào)Q開光113、第一 晶體112到達第一反射鏡111;第一反射鏡111還用于反射基頻光至倍頻腔中進行振蕩，以進 行再利用和頻輸出紫外光，產(chǎn)生連續(xù)的紫外激光輸出，提高了紫外激光器的有效資源利用 率，提供了一種高光束質(zhì)量、高脈沖穩(wěn)定性的激光器。
[0052]顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的 實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其 它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而這些屬于本發(fā) 明的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之中。
【主權(quán)項】
1. 一種腔內(nèi)倍頻像散補償型激光器，其特征在于，包括倍頻腔，所述倍頻腔包括第一反 射鏡、第一晶體、聲光調(diào)Q開光、第二反射鏡、THG特性晶體、SHG特性晶體、第三反射鏡，其中， 所述第一反射鏡用于透射栗浦光，所述聲光調(diào)Q開光用于產(chǎn)生激光脈沖，所述第一晶體的出 光面用于補償像散效應(yīng)，所述基頻光進入所述第一晶體后從所述第一晶體的所述布儒斯特 角平面射出，所述第二反射鏡用于反射所述基頻光至所述THG特性晶體中，經(jīng)過所述THG特 性晶體的所述基頻光進入到所述SHG特性晶體中產(chǎn)生第一倍頻光，所述第三反射鏡用于反 射從所述SHG特性晶體射出到達所述第三反射鏡的所述基頻光和所述第一倍頻光，以使所 述基頻光和所述第一倍頻光按原路返回，進而透射到所述SHG特性晶體進行I類相位匹配的 倍頻，產(chǎn)生出第二倍頻光，同時透射出所述基頻光、所述第一倍頻光和所述第二倍頻光到所 述THG特性晶體中進行Π 類相位匹配的和頻，形成所述倍頻腔，以在所述THG特性晶體中產(chǎn) 生紫外光，通過所述THG特性晶體的所述布儒斯特角平面分束輸出紫外光； 所述第二反射鏡還用于反射從所述SHG特性晶體的所述布儒斯特角平面分束射出的所 述基頻光，反射后的所述基頻光通過所述聲光調(diào)Q開光、所述第一晶體到達所述第一反射 鏡； 所述第一反射鏡還用于反射所述基頻光至所述倍頻腔中，進行再利用和頻輸出紫外 光。2. 如權(quán)利要求1所述的腔內(nèi)倍頻像散補償型激光器，其特征在于，還包括栗浦系統(tǒng)，所 述栗浦系統(tǒng)包括半導(dǎo)體激光栗浦源和栗浦電源，所述栗浦電源用于供電給所述栗浦系統(tǒng)進 行工作。3. 如權(quán)利要求1所述的腔內(nèi)倍頻像散補償型激光器，其特征在于，所述聲光調(diào)Q開光包 括驅(qū)動器和驅(qū)動電源，所述驅(qū)動電源用于供電給所述驅(qū)動器，所述驅(qū)動器用于驅(qū)動所述聲 光調(diào)Q開光進行開關(guān)控制，進而產(chǎn)生激光脈沖。4. 如權(quán)利要求3所述的腔內(nèi)倍頻像散補償型激光器，其特征在于，所述栗浦系統(tǒng)還包括 栗浦耦合裝置，用于使所述半導(dǎo)體激光栗浦源產(chǎn)生的光斑耦合后經(jīng)過所述第一反射鏡進入 到所述第一晶體中。5. 如權(quán)利要求4所述的腔內(nèi)倍頻像散補償型激光器，其特征在于，所述栗浦耦合裝置的 耦合比根據(jù)紫外光的光斑與所述半導(dǎo)體激光栗浦源的光斑的比值確定，所述栗浦耦合裝置 的耦合比為1:1.3，所述半導(dǎo)體激光栗浦源為光源波長是808nm的栗浦。6. 如權(quán)利要求1至5中任一所述的腔內(nèi)倍頻像散補償型激光器，其特征在于，所述第一 反射鏡為凸面鏡，用于高透所述半導(dǎo)體激光栗浦源產(chǎn)生的栗浦光，所述凸面鏡還用于對所 述基頻光進彳丁尚反。7. 如權(quán)利要求1所述的腔內(nèi)倍頻像散補償型激光器，其特征在于，所述第二反射鏡為用 于基頻光折返的全反鏡。8. 如權(quán)利要求1所述的腔內(nèi)倍頻像散補償型激光器，其特征在于，所述第三反射鏡為用 于基頻光和倍頻光折返的雙波長高反鏡。9. 如權(quán)利要求6所述的腔內(nèi)倍頻像散補償型激光器，其特征在于，所述凸面鏡的曲率范 圍是 500mm_l 000mm。10. 如權(quán)利要求1所述的腔內(nèi)倍頻像散補償型激光器，其特征在于，所述SHG特性晶體為 三硼酸鋰晶體。11. 如權(quán)利要求1所述的腔內(nèi)倍頻像散補償型激光器，其特征在于，所述THG特性晶體為 三硼酸鋰晶體。12. 如權(quán)利要求1所述的腔內(nèi)倍頻像散補償型激光器，其特征在于，所述第一晶體為Nd: YV04晶體，或者為Nd: YLF晶體，或者為Nd: YAG晶體。
【文檔編號】H01S3/109GK105932534SQ201610438011
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月17日
【發(fā)明人】朱光, 王家贊, 馬敬躍, 崔凌英, 張國新, 張曉雷
【申請人】北京國科世紀(jì)激光技術(shù)有限公司