半導(dǎo)體側(cè)泵浦腔內(nèi)倍頻紫外激光器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體側(cè)泵浦腔內(nèi)倍頻紫外激光器，包括折疊諧振腔、Q開關(guān)、半導(dǎo)體側(cè)泵浦模塊、和頻晶體、波片、倍頻晶體，所述折疊諧振腔由前端反射鏡、折疊反射鏡以及后端反射鏡構(gòu)成，所述Q開關(guān)靠近前端反射鏡放置，所述半導(dǎo)體側(cè)泵浦模塊靠近Q開關(guān)放置，倍頻晶體靠近后端反射鏡放置，波片靠近倍頻晶體放置，和頻晶體靠近波片放置。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、功率高、穩(wěn)定性高。
【專利說明】半導(dǎo)體側(cè)泵浦腔內(nèi)倍頻紫外激光器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種激光設(shè)備，特別涉及一種半導(dǎo)體側(cè)泵浦腔內(nèi)倍頻紫外激光器。
【背景技術(shù)】
[0002] 紫外激光器的輸出波長短，材料作用力強，分辨率高，聚焦點可小到幾個微米數(shù)量 級，已經(jīng)在半導(dǎo)體領(lǐng)域，材料精細(xì)加工，紫外固化等外固化等領(lǐng)域有了廣泛的應(yīng)用。但由于 紫外激光涉及復(fù)雜的二次倍頻技術(shù)以及由此引起的光轉(zhuǎn)換效率問題和穩(wěn)定性問題，人們利 用各種方法和技術(shù)來實現(xiàn)紫外激光器。主要采用的技術(shù)有：腔外倍頻與腔內(nèi)倍頻方式。兩 種方式各有優(yōu)缺點：腔外倍頻技術(shù)穩(wěn)定性稍好，但轉(zhuǎn)換效率低；腔內(nèi)倍頻剛反之。腔外倍頻 是將高功率的脈沖紅外激光能過一個聚焦系統(tǒng)通過非線性晶體實現(xiàn)頻率轉(zhuǎn)換。這種方法要 求聚焦點光斑尺寸小，因此晶體比較容易損壞，對晶體鍍膜的要求高。需在一定試用時間后 進(jìn)行換位置從而實現(xiàn)晶體的長時間可靠工作。此技術(shù)對晶休的控制有非常嚴(yán)格的要求，整 個結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，這大大增加了激光器成本。腔內(nèi)倍頻方式通過插入一個鍍有多波長的鏡 片或和頻晶體一端以布儒斯特角切割將紫外激光導(dǎo)出腔外。傳統(tǒng)的倍頻晶體的非線性系數(shù) 小，為了獲得高的倍頻轉(zhuǎn)化需較長的晶體導(dǎo)致溫寬窄及較差的光束質(zhì)量從而影響了紫外激 光器的品質(zhì)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題，在于提供一種半導(dǎo)體側(cè)泵浦腔內(nèi)倍頻紫外激光器，結(jié) 構(gòu)簡單、功率高、穩(wěn)定性高。
[0004] 本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：一種半導(dǎo)體側(cè)泵浦腔內(nèi)倍頻紫外激光器，包括折疊諧振腔、 Q開關(guān)、半導(dǎo)體側(cè)泵浦模塊、和頻晶體、波片、倍頻晶體，所述折疊諧振腔由前端反射鏡、折疊 反射鏡以及后端反射鏡構(gòu)成，所述Q開關(guān)靠近前端反射鏡放置，所述半導(dǎo)體側(cè)泵浦模塊靠 近Q開關(guān)放置，倍頻晶體靠近后端反射鏡放置，波片靠近倍頻晶體放置，和頻晶體靠近波片 放置。
[0005] 進(jìn)一步的，所述前端反射鏡與折疊反射鏡之間呈有夾角，所述后端反射鏡與折疊 反射鏡之間呈有夾角，且所述前端反射鏡與所述后端反射鏡位于折疊反射鏡的同側(cè)。
[0006] 進(jìn)一步的，所述前端反射鏡與折疊反射鏡之間的夾角< 8°，所述后端反射鏡與折 疊反射鏡之間的夾角<8°。
[0007] 進(jìn)一步的，所述前端反射鏡與折疊反射鏡鍍1064nm基頻光全反膜，所述后端反射 鏡鍍l〇64nm基頻光與532nm倍頻光全反膜。
[0008] 進(jìn)一步的，所述半導(dǎo)體側(cè)泵浦模塊為Nd: YV04激光晶體或Nd: YAG激光晶體，且所 述Nd:YV04激光晶體或Nd:YAG激光晶體的兩端以布儒斯特角切割。
[0009] 進(jìn)一步的，所述倍頻晶體為MgO:PPSLT晶體，且倍頻晶體兩端鍍1064nm基頻光與 532nm倍頻光增透膜。
[0010] 進(jìn)一步的，所述波片相對基頻光為全波片、倍頻光為1/2波片，實現(xiàn)倍頻光從P偏 振光轉(zhuǎn)換成S偏振光。
[0011] 進(jìn)一步的，所述和頻晶體采用LB0晶體II類匹配方式，和頻晶體的一端鍍1064nm 基頻光與532nm倍頻光增透膜，晶體一端以布儒斯特角切割。
[0012] 進(jìn)一步的，所述Q開關(guān)為聲光Q開關(guān)或電光Q開關(guān)。
[0013] 本發(fā)明具有如下優(yōu)點：本發(fā)明的半導(dǎo)體側(cè)泵浦腔內(nèi)倍頻紫外激光器采用折疊諧振 腔結(jié)構(gòu)并使用波片，使腔內(nèi)振蕩的P偏振l〇64nm基頻光通過倍頻晶體能過準(zhǔn)相位匹配的方 式產(chǎn)生同偏振方向的532nm倍頻光，基頻光與倍頻光通過波片后，基頻光偏振不變，倍頻光 偏振方向旋轉(zhuǎn)90度成S偏振。P偏振基頻光與S偏振倍頻光通過和頻晶體II類匹配方式 產(chǎn)生偏振的355nm紫外激光，355nm紫外激光通過一端以布儒斯特角切割的和頻晶體導(dǎo)出 腔外。整體結(jié)構(gòu)簡單、功率高、穩(wěn)定性高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014] 下面參照附圖結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0015] 圖1為本發(fā)明方法執(zhí)行流程圖。
【具體實施方式】
[0016] 如圖1所示，本發(fā)明的半導(dǎo)體側(cè)泵浦腔內(nèi)倍頻紫外激光器，包括折疊諧振腔、Q開 關(guān)2、半導(dǎo)體側(cè)泵浦模塊3、和頻晶體4、波片5、倍頻晶體6,所述折疊諧振腔由前端反射鏡 11、折疊反射鏡12以及后端反射鏡13構(gòu)成，所述Q開關(guān)2靠近前端反射鏡11放置，所述半 導(dǎo)體側(cè)泵浦模塊3靠近Q開關(guān)2放置，倍頻晶體4靠近后端反射鏡13放置，波片5靠近倍 頻晶體6放置，和頻晶體4靠近波片5放置。
[0017] 所述前端反射鏡11與折疊反射鏡12之間呈有夾角，其中該夾角以< 8°為宜，所 述后端反射鏡13與折疊反射鏡12之間呈有夾角，其中該夾角以< 8°為宜，且所述前端反 射鏡11與所述后端反射鏡13位于折疊反射鏡12的同側(cè)。所述前端反射鏡11與折疊反射 鏡12鍍1064nm基頻光全反膜，所述后端反射鏡13鍍1064nm基頻光與532nm倍頻光全反 膜。
[0018] 所述半導(dǎo)體側(cè)泵浦模塊3為Nd:YV04激光晶體或Nd:YAG激光晶體，且所述 Nd:YV04激光晶體或Nd:YAG激光晶體的兩端以布儒斯特角切割。布儒斯特角ΘΡ = Arctan(n2/nl), η2和nl為基頻光相對于所述激光晶體和空氣的折射率。當(dāng)選用兩端以布 儒斯特角切割的Nd:YAG激光晶體做為半導(dǎo)體側(cè)泵浦模塊3時，Nd:YAG激光晶體的Nd3+濃 度為1%，Nd:YAG激光晶體的直徑為1. 6mm，長度為63. 5mm。
[0019] 所述倍頻晶體6為準(zhǔn)相位匹配晶體periodically poled structure in nearly-stoichiometric MgO-doped LiTa03(Mg0:PPSLT)晶體，且倍頻晶體6 兩端鍛 1064nm基頻光與532nm倍頻光增透膜。倍頻晶體6的極化周期為8微米，厚度為1mm，寬為 2mm，由于該倍頻晶體6大的非線性系數(shù)為d33 = 13. 8pm/v (大于LB0晶體10倍），長度選 用2mm，相位匹配最佳溫度在40°C左右，工作溫寬為10°C。
[0020] 所述波片5相對基頻光為全波片、倍頻光為1/2波片，波片放置角度為光軸與P偏 振方向成45度，實現(xiàn)倍頻光從P偏振光轉(zhuǎn)換成S偏振光。
[0021] 所述和頻晶體4采用LB0晶體，匹配方式為II類匹配方式，和頻晶體的一端鍍 1064nm基頻光與532nm倍頻光增透膜，晶體一端以布儒斯特角切割，布儒斯特角θ p = Arctan (n2/nl)，n2和nl為基頻光相對于和頻晶體和空氣的折射率。
[0022] 所述Q開關(guān)2為聲光Q開關(guān)或電光Q開關(guān)，具體米用聲光Q開關(guān)還是電光Q開關(guān) 取決于應(yīng)用。
[0023] 另外，本發(fā)明中的半導(dǎo)體側(cè)泵浦模塊可以通過傳導(dǎo)水冷方式工作，倍頻晶體與合 頻晶體通過半導(dǎo)體制冷片方式雙向精確控溫。精度在0.02以內(nèi)。
[0024] 本發(fā)明的半導(dǎo)體側(cè)泵浦腔內(nèi)倍頻紫外激光器的工作原理：采用折疊諧振腔結(jié)構(gòu)并 使用波片，使腔內(nèi)振蕩的P偏振l〇64nm基頻光A通過倍頻晶體6能過準(zhǔn)相位匹配的方式產(chǎn) 生同偏振方向的532nm倍頻光B，基頻光A與倍頻光B通過波片5后，基頻光A偏振不變， 倍頻光B偏振方向旋轉(zhuǎn)90度成S偏振。P偏振基頻光A與S偏振倍頻光B通過和頻晶體4 的II類匹配方式產(chǎn)生偏振的355nm紫外激光C，355nm紫外激光C通過一端以布儒斯特角 切割的和頻晶體導(dǎo)出腔外。整體結(jié)構(gòu)簡單、功率高、穩(wěn)定性高。
[0025] 雖然以上描述了本發(fā)明的【具體實施方式】，但是熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理 解，我們所描述的具體的實施例只是說明性的，而不是用于對本發(fā)明的范圍的限定，熟悉本 領(lǐng)域的技術(shù)人員在依照本發(fā)明的精神所作的等效的修飾以及變化，都應(yīng)當(dāng)涵蓋在本發(fā)明的 權(quán)利要求所保護的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種半導(dǎo)體側(cè)泵浦腔內(nèi)倍頻紫外激光器，其特征在于：包括折疊諧振腔、Q開關(guān)、半 導(dǎo)體側(cè)泵浦模塊、和頻晶體、波片、倍頻晶體，所述折疊諧振腔由前端反射鏡、折疊反射鏡以 及后端反射鏡構(gòu)成，所述Q開關(guān)靠近前端反射鏡放置，所述半導(dǎo)體側(cè)泵浦模塊靠近Q開關(guān)放 置，倍頻晶體靠近后端反射鏡放置，波片靠近倍頻晶體放置，和頻晶體靠近波片放置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體側(cè)泵浦腔內(nèi)倍頻紫外激光器，其特征在于：所述前端 反射鏡與折疊反射鏡之間呈有夾角，所述后端反射鏡與折疊反射鏡之間呈有夾角，且所述 前端反射鏡與所述后端反射鏡位于折疊反射鏡的同側(cè)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體側(cè)泵浦腔內(nèi)倍頻紫外激光器，其特征在于：所述前端 反射鏡與折疊反射鏡之間的夾角<8°，所述后端反射鏡與折疊反射鏡之間的夾角<8°。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的半導(dǎo)體側(cè)泵浦腔內(nèi)倍頻紫外激光器，其特征在于： 所述前端反射鏡與折疊反射鏡鍍l〇64nm基頻光全反膜，所述后端反射鏡鍍1064nm基頻光 與532nm倍頻光全反膜。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體側(cè)泵浦腔內(nèi)倍頻紫外激光器，其特征在于：所述半導(dǎo) 體側(cè)泵浦模塊為Nd: YV04激光晶體或Nd: YAG激光晶體，且所述Nd: YV04激光晶體或Nd: YAG 激光晶體的兩端以布儒斯特角切割。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體側(cè)泵浦腔內(nèi)倍頻紫外激光器，其特征在于：所述倍頻 晶體為MgO:PPSLT晶體，且倍頻晶體兩端鍍1064nm基頻光與532nm倍頻光增透膜。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體側(cè)泵浦腔內(nèi)倍頻紫外激光器，其特征在于：所述波片 相對基頻光為全波片、倍頻光為1/2波片，實現(xiàn)倍頻光從P偏振光轉(zhuǎn)換成S偏振光。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體側(cè)泵浦腔內(nèi)倍頻紫外激光器，其特征在于：所述和頻 晶體采用LBO晶體II類匹配方式，和頻晶體的一端鍍1064nm基頻光與532nm倍頻光增透 膜，晶體一端以布儒斯特角切割。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體側(cè)泵浦腔內(nèi)倍頻紫外激光器，其特征在于：所述Q開 關(guān)為聲光Q開關(guān)或電光Q開關(guān)。
【文檔編號】H01S3/109GK104218440SQ201410481679
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】劉承勇, 張文昌, 陳新民 申請人:福州紫鳳光電科技有限公司