一種利用折疊諧振腔產(chǎn)生三倍頻紫外激光方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用折疊形諧振腔產(chǎn)生三倍頻紫外激光的方法，激光二極管側(cè)面泵浦激光晶體，產(chǎn)生受激輻射，在腔內(nèi)形成基頻光振蕩，Q開關(guān)使基頻光變成脈沖光，提高基頻光功率密度，然后基頻光通過二倍頻晶體產(chǎn)生二次諧波，剩余的基頻光和產(chǎn)生的二次諧波在和頻晶體作用下產(chǎn)生紫外激光，通過輸出鏡輸出腔外；在折疊形諧振腔外使用一個(gè)紫外反射鏡將一個(gè)方向的紫外出射光反射回諧振腔內(nèi)繼續(xù)振蕩，使紫外光只在一個(gè)方向輸出，減少了紫外光的損失。該折疊形諧振腔采用腔內(nèi)倍頻、和頻方法，利用腔內(nèi)高功率密度，大的模體積提高紫外激光轉(zhuǎn)換效率。
【專利說明】一種利用折疊諧振腔產(chǎn)生三倍頻紫外激光方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種產(chǎn)生三倍頻紫外激光方法，屬于激光技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，尤其涉及一種利用折疊諧振腔產(chǎn)生三倍頻紫外激光方法。
【背景技術(shù)】
[0002]激光自發(fā)明之初就被用于材料加工領(lǐng)域，相比于紅外和可見光激光，紫外激光具有波長(zhǎng)短、聚焦性能好、單光子能量高等特點(diǎn)，可以直接破壞材料分子的化學(xué)鍵，借助高密度高能光子引發(fā)或控制光化學(xué)反應(yīng)的加工過程，不會(huì)對(duì)加工區(qū)域的周邊產(chǎn)生熱變形等影響，同時(shí)紫外激光具有加工精度高、在電子行業(yè)和其它精密加工領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛，因此紫外激光器成為近幾年國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。
[0003]傳統(tǒng)的紫外激光光源如氬離子激光器、氮分子激光器、準(zhǔn)分子激光器等，其設(shè)備占地面積大、效率低、高耗能、維護(hù)費(fèi)用高，無法得到廣泛用。全固態(tài)紫外激光器具有功率穩(wěn)定性好、光束質(zhì)量好、脈沖重復(fù)頻率高、可靠性高、操作簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、工作安全等諸多優(yōu)點(diǎn)，是紫外激光器的首選方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供了 一種利用折疊諧振腔產(chǎn)生三倍頻紫外激光方法，該紫外激光產(chǎn)生方法能使激光器長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，具有高功率、高轉(zhuǎn)換效率且可用于硬脆性材料加工。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種利用折疊諧振腔產(chǎn)生三倍頻紫外激光方法，該折疊形諧振腔包括全反鏡a、Q開關(guān)、激光二極管泵浦模塊、輸出鏡、和頻晶體、全反鏡b、二倍頻晶體、全反鏡c、紫外反射鏡a、分光元件、紫外反射鏡b;諧振腔內(nèi)分為三個(gè)臂，第一個(gè)臂包含Q開關(guān)、激光二極管泵浦模塊，第二個(gè)臂包含和頻晶體，第三個(gè)臂包含二倍頻晶體；諧振腔內(nèi)的光學(xué)元件包括全反鏡a、輸出鏡、全反鏡b、全反鏡c ;諧振腔外的光學(xué)元件包括紫外反射鏡a、分光元件、紫外反射鏡b ;整個(gè)諧振腔結(jié)構(gòu)形狀為折疊形，其中第一個(gè)臂和第二個(gè)臂的節(jié)點(diǎn)為輸出鏡，第二個(gè)臂和第三個(gè)臂的節(jié)點(diǎn)為全反鏡b ;第一個(gè)臂依次放置全反鏡a、Q開關(guān)、激光二極管泵浦模塊、輸出鏡，諧振腔外的光學(xué)元件紫外反射鏡a在第一個(gè)臂輸出鏡之后，即第一個(gè)臂延長(zhǎng)線上；第二個(gè)臂依次放置和頻晶體、全反鏡b，諧振腔外的光學(xué)元件分光元件置于全反鏡b、和頻晶體、輸出鏡的延長(zhǎng)線上，即在第二個(gè)臂的延長(zhǎng)線上；第三個(gè)臂上依次放置二倍頻晶體、全反鏡c ;諧振腔外的紫外反射鏡b置于分光元件的垂直線上，通過兩者的反射作用以保證紫外激光呈水平輸出。
[0006]在第一個(gè)臂上，利用激光二極管泵浦模塊在腔內(nèi)首先形成基頻光振蕩，Q開關(guān)使基頻光變成脈沖光，提高基頻光功率密度；基頻光通過諧振腔內(nèi)的輸出鏡、全反鏡b，最后傳輸入第三個(gè)臂上的二倍頻晶體并產(chǎn)生二次諧波；產(chǎn)生的二次諧波和剩余的基頻光經(jīng)全反鏡c、全反鏡b輸入到第二個(gè)臂上的和頻晶體，并在和頻晶體的作用下產(chǎn)生紫外激光；產(chǎn)生的紫外激光通過輸出鏡輸出腔外并由分光元件、紫外反射鏡b水平輸出；部分紫外激光被輸出鏡反射到第一個(gè)臂，然后又被全反鏡a反射到輸出鏡輸出，此方向輸出腔外的紫外激光被紫外反射鏡a又反射回諧振腔內(nèi)繼續(xù)振蕩，然后再輸出腔外。
[0007]折疊形諧振腔外的分光元件將輸出腔外的紫外激光與基頻光和二次諧波分離出來，通過紫外反射鏡b改變激光輸出方向，使之水平輸出。
[0008]Q開關(guān)采用能實(shí)現(xiàn)高重頻關(guān)斷的BBO、RTP、LGS電光或聲光Q開關(guān)，Q開關(guān)晶體的兩個(gè)通光端面鍍基頻光增透膜，為了有利于Q開關(guān)散熱，將Q開關(guān)置于通水的銅制水冷塊內(nèi)進(jìn)行冷卻。
[0009]激光二極管泵浦模塊中的激光晶體是Nd: YAG、Nd: YV04、Nd: YAP、Nd: GdV04或Nd: YLF晶體中的一種，激光晶體的兩個(gè)通光端面鍍有基頻光增透膜，激光二極管泵浦模塊采用循環(huán)液體冷卻(如去離子水)，以抑制激光晶體的熱透鏡效應(yīng)并提高輸出功率穩(wěn)定性和光束質(zhì)量。
[0010]全反鏡a和全反鏡c是平面全反鏡，鍍有對(duì)0°入射的基頻光、二次諧波和紫外激光三種波長(zhǎng)的全反介質(zhì)膜，實(shí)現(xiàn)對(duì)這三種波長(zhǎng)的反射。
[0011]輸出鏡是熔石英平凹鏡，采用雙面鍍膜，面向腔內(nèi)一側(cè)鍍有某一角度入射的基頻光和二次諧波雙波長(zhǎng)全反的介質(zhì)膜及紫外激光的高透膜，面向腔外一側(cè)鍍紫外激光高透膜，實(shí)現(xiàn)對(duì)基頻光和二次諧波高反，對(duì)紫外激光高透，使產(chǎn)生的紫外激光輸出腔外，同時(shí)基頻光和二次諧波在腔內(nèi)繼續(xù)振蕩。
[0012]全反鏡b是平凹全反鏡，鍍有對(duì)某一角度入射的基頻光、二次諧波和紫外激光三種波長(zhǎng)的全反介質(zhì)膜，起到折疊光路的作用。
[0013]和頻晶體可以為I類或II類相位匹配的LBO、BBO、CBO、CLB0或ΒΙΒ0晶體中的一種。
[0014]二倍頻晶體可以是I類或II類相位匹配的KTP、LB0或ΒΒ0晶體中的一種。
[0015]激光二極管泵浦模塊采用激光二極管端面或側(cè)面泵浦，它具有能量穩(wěn)定性好、運(yùn)行壽命長(zhǎng)、轉(zhuǎn)換效率高和光束質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn)。
[0016]諧振腔外使用紫外反射鏡a將其中一個(gè)方向輸出的紫外激光反射回諧振腔內(nèi)繼續(xù)振蕩，然后在另外一個(gè)方向輸出腔外，減少紫外激光的損失。
[0017]分光元件鍍有對(duì)紫外激光的高反膜及對(duì)基頻光和二次諧波的高透膜，實(shí)現(xiàn)對(duì)紫外激光高反，對(duì)基頻光和二次諧波高透，可以將輸出腔外的紫外激光與基頻光和二次諧波分離出來。
[0018]第一個(gè)臂與第二個(gè)臂之間的夾角與第二個(gè)臂和第三個(gè)臂之間的夾角相等，夾角的大小兼顧減小象散和調(diào)整方便的因素，折疊腔中鏡片鍍膜和光線入射角有關(guān)，膜層透過率是專門針對(duì)某一入射角的光線，光線在輸出鏡和全反鏡b的入射角相等，即輸出鏡的入射光線與鏡面法線的夾角與全反鏡b的入射光線與鏡面法線夾角相等。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果。
[0020]本發(fā)明的折疊形諧振腔可以在腔內(nèi)形成多個(gè)束腰，其將二倍頻晶體與和頻晶體置于兩個(gè)束腰處，還可以實(shí)現(xiàn)腔內(nèi)雙通倍頻，提高倍頻效率，而且把基頻光和倍頻光分開，減少激光晶體對(duì)倍頻光的吸收；同時(shí)該紫外激光產(chǎn)生方法能使激光器長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，具有高功率、高轉(zhuǎn)換效率的特點(diǎn)且可用于硬脆性材料加工。【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為利用折疊諧振腔產(chǎn)生三倍頻紫外激光的原理示意圖。
[0022]圖中:1、全反鏡a，2、Q開關(guān)，3、激光二極管泵浦模塊，4、輸出鏡，5、和頻晶體，6、全反鏡b, 7、二倍頻晶體,8、全反鏡c, 9、紫外反射鏡a, 10、分光元件,11、紫外反射鏡b。
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0024]如圖1所示為利用折疊諧振腔產(chǎn)生三倍頻紫外激光的原理示意圖，該折疊形諧振腔包括全反鏡al、Q開關(guān)2、激光二極管泵浦模塊3、輸出鏡4、和頻晶體5、全反鏡b6、二倍頻晶體7、全反鏡c8、紫外反射鏡a9、分光元件10、紫外反射鏡bll ;諧振腔內(nèi)分為三個(gè)臂，第一個(gè)臂包含Q開關(guān)2、激光二極管泵浦模塊3，第二個(gè)臂包含和頻晶體5，第三個(gè)臂包含二倍頻晶體7 ;諧振腔內(nèi)的光學(xué)元件包括全反鏡al、輸出鏡4、全反鏡b6、全反鏡c8 ;諧振腔外的光學(xué)元件包括紫外反射鏡a9、分光元件10、紫外反射鏡bll ;整個(gè)諧振腔結(jié)構(gòu)形狀為折疊形，其中第一個(gè)臂和第二個(gè)臂的節(jié)點(diǎn)為輸出鏡4，第二個(gè)臂和第三個(gè)臂的節(jié)點(diǎn)為全反鏡b6 ；第一個(gè)臂依次放置全反鏡al、Q開關(guān)2、激光二極管泵浦模塊3、輸出鏡4，諧振腔外的光學(xué)元件紫外反射鏡a9在第一個(gè)臂輸出鏡4之后，即第一個(gè)臂延長(zhǎng)線上；第二個(gè)臂依次放置和頻晶體5、全反鏡b6，諧振腔外的光學(xué)元件分光元件10置于全反鏡b6、和頻晶體5、輸出鏡4的延長(zhǎng)線上，即在第二個(gè)臂的延長(zhǎng)線上；第三個(gè)臂上依次放置二倍頻晶體7、全反鏡c8 ;諧振腔外的紫外反射鏡bll置于分光元件10的垂直線上，通過兩者的反射作用以保證紫外激光呈水平輸出。
[0025]在第一個(gè)臂上，利用激光二極管泵浦模塊3在腔內(nèi)首先形成基頻光振蕩，Q開關(guān)2使基頻光變成脈沖光，提高基頻光功率密度；基頻光通過諧振腔內(nèi)的輸出鏡4、全反鏡b6，最后傳輸入第三個(gè)臂上的二倍頻晶體7并產(chǎn)生二次諧波；產(chǎn)生的二次諧波和剩余的基頻光經(jīng)全反鏡c8、全反鏡b6輸入到第二個(gè)臂上的和頻晶體5，并在和頻晶體5的作用下產(chǎn)生紫外激光；產(chǎn)生的紫外激光通過輸出鏡4輸出腔外并由分光元件10、紫外反射鏡bll水平輸出；部分紫外激光被輸出鏡4反射到第一個(gè)臂，然后又被全反鏡al反射到輸出鏡4輸出，此方向輸出腔外的紫外激光被紫外反射鏡a9又反射回諧振腔內(nèi)繼續(xù)振蕩，然后再輸出腔外。
[0026]折疊形諧振腔外的分光元件10將輸出腔外的紫外激光與基頻光和二次諧波分離出來，通過紫外反射鏡bll改變激光輸出方向，使之水平輸出。
[0027]Q開關(guān)2采用能實(shí)現(xiàn)高重頻關(guān)斷的BBO、RTP、LGS電光或聲光Q開關(guān)，Q開關(guān)2晶體兩個(gè)通光端面鍍基頻光增透膜，為了有利于Q開關(guān)散熱，將Q開關(guān)2置于通水的銅制水冷塊內(nèi)進(jìn)行冷卻。
[0028]激光二極管泵浦模塊3中的激光晶體是Nd:YAG、Nd:YV04、Nd:YAP、Nd:GdV04或Nd: YLF晶體中的一種，激光晶體的兩個(gè)通光端面鍍有基頻光增透膜，激光二極管泵浦模塊3采用循環(huán)液體冷卻(如去離子水)，以抑制激光晶體的熱透鏡效應(yīng)并提高輸出功率穩(wěn)定性和光束質(zhì)量，冷卻水溫度設(shè)置在20°C。
[0029]全反鏡al和全反鏡c8是平面全反鏡，鍍有對(duì)0°入射的基頻光、二次諧波和紫外激光三種波長(zhǎng)的全反介質(zhì)膜，實(shí)現(xiàn)對(duì)這三種波長(zhǎng)的反射。
[0030]輸出鏡4是熔石英平凹鏡，采用雙面鍍膜，面向腔內(nèi)一側(cè)鍍有某一角度入射的基頻光和二次諧波雙波長(zhǎng)全反的介質(zhì)膜及紫外激光的高透膜，面向腔外一側(cè)鍍紫外激光高透膜，實(shí)現(xiàn)對(duì)基頻光和二次諧波高反，對(duì)紫外激光高透，使產(chǎn)生的紫外激光輸出腔外，同時(shí)基頻光和二次諧波在腔內(nèi)繼續(xù)振蕩。
[0031]全反鏡b6是平凹全反鏡，鍍有對(duì)某一角度入射的基頻光、二次諧波和紫外激光三種波長(zhǎng)的全反介質(zhì)膜，起到折疊光路的作用。
[0032]和頻晶體5可以為I類或II類相位匹配的LBO、BBO、CBO、CLB0或ΒΙΒ0晶體中的一種。
[0033]二倍頻晶體7可以是I類或II類相位匹配的KTP、LB0或ΒΒ0晶體中的一種。
[0034]激光二極管泵浦模塊3采用激光二極管端面或側(cè)面泵浦，它具有能量穩(wěn)定性好、運(yùn)行壽命長(zhǎng)、轉(zhuǎn)換效率高和光束質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn)。
[0035]諧振腔外使用紫外反射鏡a9將其中一個(gè)方向輸出的紫外激光反射回諧振腔內(nèi)繼續(xù)振蕩，然后在另外一個(gè)方向輸出腔外，減少紫外激光的損失。
[0036]分光元件10鍍有對(duì)紫外激光的高反膜及對(duì)基頻光和二次諧波的高透膜，實(shí)現(xiàn)對(duì)紫外激光高反，對(duì)基頻光和二次諧波高透，可以將輸出腔外的紫外激光與基頻光和二次諧波分離出來。
[0037]第一個(gè)臂與第二個(gè)臂之間的夾角與第二個(gè)臂和第三個(gè)臂之間的夾角相等，夾角的大小兼顧減小象散和調(diào)整方便的因素，折疊腔中鏡片鍍膜和光線入射角有關(guān)，膜層透過率是專門針對(duì)某一入射角的光線，光線在輸出鏡4和全反鏡b6的入射角相等，即輸出鏡4的入射光線與鏡面法線的夾角與全反鏡b6的入射光線與鏡面法線夾角相等。
[0038]本發(fā)明以波長(zhǎng)為1064nm的基頻光通過三倍頻產(chǎn)生355nm紫外激光為例進(jìn)行實(shí)例分析。
[0039]全反鏡al為K9玻璃平面鏡，鍍有0°入射的1064nm、532nm和355nm三種波長(zhǎng)全反膜，其對(duì)三種波長(zhǎng)反射率大于99% ;輸出鏡4采用熔石英平凹鏡，曲率半徑200mm，采用雙面鍍膜，面向腔內(nèi)一側(cè)鍍15°入射的1064nm、532nm的雙波長(zhǎng)全反的介質(zhì)膜和355nm高透膜，面向腔外一側(cè)鍍15°入射的355nm高透膜，對(duì)1064nm和532nm的反射率大于99%，355nm透過率大約93%;全反鏡b6為K9玻璃平凹鏡，曲率半徑300mm，鍍有15°入射的1064nm、532nm和355nm三種波長(zhǎng)全反膜，對(duì)三種波長(zhǎng)反射率大于99% ;全反鏡c8為K9玻璃平面鏡，鍍有0°入射的1064nm、532nm和355nm三種波長(zhǎng)全反膜，對(duì)三種波長(zhǎng)反射率大于99% ;紫外反射鏡a9為K9玻璃平面鏡，鍍有0°入射的355nm全反膜，反射率大于99% ;分光元件10鍍有355nm的高反膜和對(duì)1064nm、532nm的高透膜，實(shí)現(xiàn)對(duì)355nm激光高反，對(duì)1064nm和532nm高透，可以將輸出腔外的355nm與1064nm和532nm分離出來；紫外反射鏡bll為K9玻璃平面鏡，鍍有355nm全反膜，反射率大于99%，改變激光輸出方向，使之水平輸出；所有光學(xué)鏡片直徑均為25.4mm,利于產(chǎn)品化。
[0040]Q開關(guān)2米用能實(shí)現(xiàn)聞重頻關(guān)斷的ΒΒ0電光Q開關(guān)，Q開關(guān)晶體規(guī)格為4mmX4mmX 20mm, Q開關(guān)2晶體兩個(gè)通光端面鍍基頻光1064nm的增透膜，為了有利于Q開關(guān)2的散熱，把Q開關(guān)置于通水的銅制水冷塊內(nèi)進(jìn)行冷卻。
[0041]激光二極管泵浦模塊3中的激光晶體是Nd:YAG，規(guī)格為Φ6mmX 140mm，兩個(gè)通光端面鍍有基頻光1064nm增透膜；對(duì)激光二極管泵浦模塊3采用循環(huán)液體(去離子水)冷卻，抑制Nd: YAG晶體的熱透鏡效應(yīng)，提高輸出功率穩(wěn)定性和光束質(zhì)量，冷卻水溫度設(shè)置在20。。。
[0042]激光二極管泵浦模塊3采用激光二極管側(cè)面泵浦。
[0043]二倍頻晶體7采用I類非臨界相位匹配(NCPM)，選用規(guī)格為3mmX 3mmX 12臟，按匹配角度為Θ =90°，φ=0°切割的LB0晶體，兩通光端面鍍1064nm和532nm的增透膜，LBO晶體放置精確控溫裝置中，精密調(diào)節(jié)溫度為149°C，溫度變化不超過±0.1°C。
[0044]和頻晶體5采用II類相位匹配方式，選用規(guī)格為3mmX3mmX 10mm，按匹配角度為Θ =42.4°，φ=90°切割的LB0晶體，兩通光端面鍍1064nm、532nm和355nm的三色增透膜，用銦箔紙包好放在循環(huán)水冷卻的銅制水冷塊內(nèi)。
[0045]在本實(shí)施例中，設(shè)計(jì)了折疊形結(jié)構(gòu)諧振腔三個(gè)臂的最佳腔長(zhǎng)，分別為310mm，270mm和90mm，Q開關(guān)2緊靠全反鏡al放置，此處為最佳關(guān)斷位置，激光二極管泵浦模塊3 —端距全反鏡al大約70mm,激光二極管泵浦模塊3另一端距輸出鏡4大約為100mm,和頻晶體5的中心距輸出鏡4距離大約是180mm，離全反鏡b6距離大約是90mm，全反鏡c8距離全反鏡b6距離大約是90mm，二倍頻晶體7緊靠全反鏡c8放置。
[0046]整個(gè)諧振腔內(nèi)存在多個(gè)光腰，設(shè)計(jì)將和頻晶體5放置在粗光腰處，防止過高的功率密度將和頻晶體LB0的膜層打壞，將二倍頻晶體7放置在較細(xì)光腰處，提高基頻光1064nm到二次諧波532nm的轉(zhuǎn)換效率。
[0047]本發(fā)明設(shè)計(jì)的355nm全固態(tài)三倍頻紫外激光器結(jié)構(gòu)緊湊、輸出平均功率高、穩(wěn)定性好、脈寬窄、重復(fù)頻率高而且可調(diào)，轉(zhuǎn)換效率高、能耗小，使用壽命長(zhǎng)，根據(jù)此方案設(shè)計(jì)的355nm全固態(tài)三倍頻紫外激光器已經(jīng)成功用在硬脆性材料如手機(jī)蓋板玻璃等的切割，還可以取代傳統(tǒng)的準(zhǔn)分子激光器進(jìn)行精密加工方面的應(yīng)用。
【權(quán)利要求】
1.一種產(chǎn)生三倍頻紫外激光的折疊諧振腔，其特征在于:該折疊形諧振腔包括全反鏡a (1)、Q開關(guān)(2)、激光二極管泵浦模塊(3)、輸出鏡(4)、和頻晶體(5)、全反鏡b (6)、二倍頻晶體(7)、全反鏡c (8)、紫外反射鏡a (9)、分光元件(10)、紫外反射鏡b (11);諧振腔內(nèi)分為三個(gè)臂，第一個(gè)臂包含Q開關(guān)(2)、激光二極管泵浦模塊(3)，第二個(gè)臂包含和頻晶體(5)，第三個(gè)臂包含二倍頻晶體(7);諧振腔內(nèi)的光學(xué)元件包括全反鏡a (1)、輸出鏡(4)、全反鏡b (6)、全反鏡c (8);諧振腔外的光學(xué)元件包括紫外反射鏡a (9)、分光元件(10)、紫外反射鏡b(ll);整個(gè)諧振腔結(jié)構(gòu)形狀為折疊形，其中第一個(gè)臂和第二個(gè)臂的節(jié)點(diǎn)為輸出鏡(4)，第二個(gè)臂和第三個(gè)臂的節(jié)點(diǎn)為全反鏡b (6);第一個(gè)臂依次放置全反鏡a (1)、Q開關(guān)(2)、激光二極管泵浦模塊(3)、輸出鏡(4)，諧振腔外的光學(xué)元件紫外反射鏡a (9)在第一個(gè)臂輸出鏡(4)之后，即第一個(gè)臂延長(zhǎng)線上；第二個(gè)臂依次放置和頻晶體(5)、全反鏡b (6)，諧振腔外的光學(xué)元件分光元件(10)置于全反鏡b (6)、和頻晶體(5)、輸出鏡(4)的延長(zhǎng)線上，即在第二個(gè)臂的延長(zhǎng)線上；第三個(gè)臂上依次放置二倍頻晶體(7)、全反鏡c (8);諧振腔外的紫外反射鏡b (11)置于分光元件(10)的垂直線上，通過兩者的反射作用以保證紫外激光呈水平輸出。
2.一種利用折疊諧振腔產(chǎn)生三倍頻紫外激光方法，其特征在于:在第一個(gè)臂上，利用激光二極管泵浦模塊(3)在腔內(nèi)首先形成基頻光振蕩，Q開關(guān)(2)使基頻光變成脈沖光，提高基頻光功率密度；基頻光通過諧振腔內(nèi)的輸出鏡(4)、全反鏡b (6)，最后傳輸入第三個(gè)臂上的二倍頻晶體(7)并產(chǎn)生二次諧波；產(chǎn)生的二次諧波和剩余的基頻光經(jīng)全反鏡c (8)、全反鏡b (6)輸入到第二個(gè)臂上的和頻晶體(5)，并在和頻晶體(5)的作用下產(chǎn)生紫外激光；產(chǎn)生的紫外激光通過輸出鏡(4)輸出腔外并由分光元件(10)、紫外反射鏡b (11)水平輸出；部分紫外激光被輸出鏡(4)反射到第一個(gè)臂，然后又被全反鏡a (1)反射到輸出鏡(4)輸出，此方向輸出腔外的紫外激光被紫外反射鏡a (9)又反射回諧振腔內(nèi)繼續(xù)振蕩，然后再輸出腔外；折疊形諧振腔外的分光元件(10)將輸出腔外的紫外激光與基頻光和二次諧波分離出來，通過紫外反射鏡b (11)改變激光輸出方向，使之水平輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種產(chǎn)生三倍頻紫外激光的折疊諧振腔，其特征在于:Q開關(guān)(2)采用能實(shí)現(xiàn)高重頻關(guān)斷的BBO、RTP、LGS電光或聲光Q開關(guān)，Q開關(guān)⑵晶體的兩個(gè)通光端面鍍基頻光增透膜，為了有利于Q開關(guān)散熱，將Q開關(guān)(2)置于通水的銅制水冷塊內(nèi)進(jìn)行冷卻；激光二極管泵浦模塊(3沖的激光晶體是Nd: YAG、Nd: YV04、Nd: YAP、Nd: GdV04或Nd: YLF晶體中的一種，激光晶體的兩個(gè)通光端面鍍有基頻光增透膜，激光二極管泵浦模塊(3 )采用循環(huán)液體冷卻，以抑制激光晶體的熱透鏡效應(yīng)并提高輸出功率穩(wěn)定性和光束質(zhì)量；全反鏡a (1)和全反鏡c (8)是平面全反鏡，鍍有對(duì)0°入射的基頻光、二次諧波和紫外激光三種波長(zhǎng)的全反介質(zhì)膜，實(shí)現(xiàn)對(duì)這三種波長(zhǎng)的反射；輸出鏡(4 )是熔石英平凹鏡，采用雙面鍍膜，面向腔內(nèi)一側(cè)鍍有某一角度入射的基頻光和二次諧波雙波長(zhǎng)全反的介質(zhì)膜及紫外激光的高透膜，面向腔外一側(cè)鍍紫外激光高透膜，實(shí)現(xiàn)對(duì)基頻光和二次諧波高反，對(duì)紫外激光高透，使產(chǎn)生的紫外激光輸出腔外，同時(shí)基頻光和二次諧波在腔內(nèi)繼續(xù)振蕩；全反鏡b (6)是平凹全反鏡，鍍有對(duì)某一角度入射的基頻光、二次諧波和紫外激光三種波長(zhǎng)的全反介質(zhì)膜，起到折疊光路的作用；和頻晶體(5)可以為I類或II類相位匹配的LBO、BBO、CBO、CLBO或BIBO晶體中的一種；二倍頻晶體(7)可以是I類或II類相位匹配的KTP、LBO或BBO晶體中的一種；激光二極管泵浦模塊(3)采用激光二極管端面或側(cè)面泵浦；諧振腔外使用紫外反射鏡a (9)將其中一個(gè)方向輸出的紫外激光反射回諧振腔內(nèi)繼續(xù)振蕩，然后在另外一個(gè)方向輸出腔外；分光元件(10)鍍有對(duì)紫外激光的高反膜及對(duì)基頻光和二次諧波的高透膜，實(shí)現(xiàn)對(duì)紫外激光高反，對(duì)基頻光和二次諧波高透，可以將輸出腔外的紫外激光與基頻光和二次諧波分離出來；第一個(gè)臂與第二個(gè)臂之間的夾角與第二個(gè)臂和第三個(gè)臂之間的夾角相等，夾角的大小兼顧減小象散和調(diào)整方便的因素，折疊腔中鏡片鍍膜和光線入射角有關(guān)，膜層透過率是專門針對(duì)某一入射角的光線，光線在輸出鏡(4)和全反鏡b (6)的入射角相等，即輸出鏡(4)的入射光線與鏡面法線的夾角與全反鏡b (6)的入射光線與鏡面法線夾角相等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述 的循環(huán)液體，其特征在于:該循環(huán)液體可以為去離子水，冷卻溫度設(shè)置在20°C。
【文檔編號(hào)】H01S3/109GK103682974SQ201310687575
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月16日
【發(fā)明者】王旭葆, 王小磊, 吳丹, 劉俊, 米慶改 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)