一種二極管端面泵浦全固態(tài)紫外激光器的制造方法
【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)、激光諧振腔、折疊鏡、諧波分離鏡、綠光反射鏡、激光晶體、調(diào) Q 開關(guān)、二次諧波晶體以及三次諧波晶體； 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】一種二極管端面泵浦全固態(tài)紫外激光器

【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】，尤其是一種二極管端面泵浦全固態(tài)紫外激光器。

【背景技術(shù)】
[0002]高平均功率全固態(tài)調(diào)Q355nm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?IW之間)；而一般的激光材料加工要求的平均功率在5?1W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:(I)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；(2)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(chǎng)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。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:提供一種可輸出雙波長，且結(jié)構(gòu)緊湊的二極管端面泵浦全固態(tài)紫外激光器。
[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)、激光諧振腔、折疊鏡、諧波分離鏡、綠光反射鏡、激光晶體、調(diào)Q開關(guān)、二次諧波晶體以及三次諧波晶體；所述激光諧振腔包括第一全反鏡以及第二全反鏡，所述第一全反鏡、第二全反鏡與折疊鏡之間構(gòu)成V型、L型或Z型折疊腔結(jié)構(gòu)，其中，所述激光晶體以及調(diào)Q開關(guān)依次設(shè)在折疊鏡與第一全反鏡之間，所述諧波分離鏡、三次諧波晶體以及二次諧波晶體依次設(shè)在所述折疊鏡與第二全反鏡之間；所述諧波分離鏡用于輸出紫外激光，所述綠光反射鏡用于輸出倍頻綠光。
[0007]優(yōu)選的，所述的激光泵浦源為具有一個(gè)泵浦源的單端泵浦或具有兩個(gè)泵浦源的雙端泵浦。
[0008]優(yōu)選的，所述的二次諧波晶體為磷酸二氫鉀、三硼酸鋰、硼酸鉍、磷酸氧鈦鉀或偏硼酸鋇其中的一種非線性光學(xué)晶體。
[0009]優(yōu)選的，所述的三次諧波晶體為三硼酸鋰、或三硼酸銫、或硼酸銫鋰或偏硼酸鋇其中的一種非線性光學(xué)晶體。
[0010]優(yōu)選的，所述的激光晶體為Nd: YV04、Nd: YAG晶體、Nd =YLF晶體或NchGlass其中的一種。
[0011]優(yōu)選的，所述的調(diào)Q開關(guān)為聲光調(diào)Q器件、電光調(diào)Q器件或被動(dòng)調(diào)Q器件。
[0012]優(yōu)選的，所述折疊鏡的材質(zhì)為融石英或石英，其兩端面均鍍高透膜。
[0013]優(yōu)選的，所述諧波分離鏡的材質(zhì)為融石英或石英，其中一端面鍍高透膜，另一端面鍍高反膜。
[0014]本發(fā)明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，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。諧波分離鏡將綠光與紫外光分離，紫外光從諧波分離鏡處輸出，綠光由折疊鏡處輸出。此外，本發(fā)明可以通過調(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。
[0015]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】
[0016]圖1為本發(fā)明的“L”型全固態(tài)紫外激光器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明的“V”型全固態(tài)紫外激光器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3為本發(fā)明的“Z”型全固態(tài)紫外激光器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖中的附圖標(biāo)記為:
[0020]1、激光泵浦源；2、光學(xué)稱合系統(tǒng)；3、第二全反鏡；4、第一全反鏡；5、折疊鏡；6、諧波分離鏡；7、綠光反射鏡；8、激光晶體；9、調(diào)Q開關(guān)；10、三次諧波晶體；11、二次諧波晶體；12、紫外光反射鏡。

【具體實(shí)施方式】
[0021]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。基于本發(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。
[0022]本發(fā)明提供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1、光學(xué)耦合系統(tǒng)2、激光諧振腔、折疊鏡5、諧波分離鏡6、綠光反射鏡7、激光晶體8、調(diào)Q開關(guān)9、二次諧波晶體11以及三次諧波晶體10 ;所述激光諧振腔包括第一全反鏡4以及第二全反鏡3，所述第一全反鏡4、第二全反鏡3與折疊鏡5之間構(gòu)成V型、L型或Z型折疊腔結(jié)構(gòu)，諧波分離鏡6用于輸出紫外激光，綠光反射鏡7用于輸出倍頻綠光。
[0023]具體的，本實(shí)施例中，激光泵浦源I優(yōu)選為具有一個(gè)泵浦源的單端泵浦或具有兩個(gè)泵浦源的雙端泵浦。二次諧波晶體11為磷酸二氫鉀、三硼酸鋰、硼酸鉍、磷酸氧鈦鉀或偏硼酸鋇其中的一種非線性光學(xué)晶體。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其中的一種非線性光學(xué)晶體。激光晶體8優(yōu)選為Nd:YV04、NdiYAG晶體、Nd:YLF晶體或NchGlass其中的一種。調(diào)Q開關(guān)9為聲光調(diào)Q器件、電光調(diào)Q器件或被動(dòng)調(diào)Q器件。折疊鏡5的材質(zhì)為融石英或石英，其兩端面均鍍高透膜。諧波分離鏡6的材質(zhì)為融石英或石英，其中一端面鍍高透膜，另一端面鍍高反膜。
[0024]下面結(jié)合圖1至圖3對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的說明:
[0025]實(shí)施例一
[0026]請(qǐng)參閱圖1，圖1為本發(fā)明的“L”型全固態(tài)紫外激光器的結(jié)構(gòu)示意圖；實(shí)施例一提供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1、光學(xué)耦合系統(tǒng)2、激光諧振腔、折疊鏡5、諧波分離鏡6、綠光反射鏡7、激光晶體8、調(diào)Q開關(guān)9、二次諧波晶體11以及三次諧波晶體10 ;所述激光諧振腔包括第一全反鏡4以及第二全反鏡3，所述第一全反鏡4、第二全反鏡3與折疊鏡5之間構(gòu)成L型折疊腔結(jié)構(gòu)，所述諧波分離鏡6用于輸出紫外激光，所述綠光反射鏡7用于輸出倍頻綠光。
[0027]具體的，第一全反鏡4、折疊鏡5與第二全反鏡3三者之間構(gòu)成L型折疊腔結(jié)構(gòu)，激光泵浦源1、光學(xué)稱合系統(tǒng)2、折疊鏡5、激光晶體8、調(diào)Q開關(guān)9以及第一全反鏡4位于第一條直線上，綠光反射鏡7、折疊鏡5、諧波分離鏡6、三次諧波晶體10、二次諧波晶體11以及第二全反鏡3之間位于第二條直線上，第一條直線與第二條直線的交點(diǎn)為折疊鏡5，且第一條直線與第二條直線的夾角為90°。
[0028]實(shí)施例二
[0029]請(qǐng)參閱圖2，圖2為本發(fā)明的“V”型全固態(tài)紫外激光器的結(jié)構(gòu)示意圖；實(shí)施例二提供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1、光學(xué)耦合系統(tǒng)2、激光諧振腔、折疊鏡5、諧波分離鏡6、綠光反射鏡7、激光晶體8、調(diào)Q開關(guān)9、二次諧波晶體11以及三次諧波晶體10 ;所述激光諧振腔包括第一全反鏡4以及第二全反鏡3，所述第一全反鏡4、第二全反鏡3與折疊鏡5之間構(gòu)成V型折疊腔結(jié)構(gòu)，所述諧波分離鏡6用于輸出紫外激光，所述綠光反射鏡7用于輸出倍頻綠光。
[0030]具體的，第一全反鏡4、折疊鏡5與第二全反鏡3三者之間構(gòu)成V型折疊腔結(jié)構(gòu)，激光泵浦源1、光學(xué)稱合系統(tǒng)2、折疊鏡5、激光晶體8、調(diào)Q開關(guān)9以及第一全反鏡4位于第一條直線上，綠光反射鏡7、折疊鏡5、諧波分離鏡6、三次諧波晶體10、二次諧波晶體11以及第二全反鏡3之間位于第二條直線上，第一條直線與第二條直線的交點(diǎn)為折疊鏡5，且第一條直線與第二條直線的夾角為0°?90°。
[0031]實(shí)施例三
[0032]請(qǐng)參閱圖3，圖3為本發(fā)明的“Z”型全固態(tài)紫外激光器的結(jié)構(gòu)示意圖；實(shí)施例三提供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1、光學(xué)耦合系統(tǒng)2、激光諧振腔、折疊鏡5、諧波分離鏡6、綠光反射鏡7、激光晶體8、調(diào)Q開關(guān)9、二次諧波晶體11以及三次諧波晶體10 ;所述激光諧振腔包括第一全反鏡4以及第二全反鏡3，所述諧波分離鏡6用于輸出紫外激光，所述綠光反射鏡7用于輸出倍頻綠光。
[0033]具體的，本實(shí)施例中，包括兩個(gè)激光泵浦源1、光學(xué)耦合系統(tǒng)2以及折疊鏡5，在同一直線方向上依次設(shè)有激光泵浦源1、光學(xué)耦合系統(tǒng)2、折疊鏡5、激光晶體8、折疊鏡5、光學(xué)耦合系統(tǒng)2以及激光泵浦源I，本實(shí)施例中，第一全反鏡4、激光晶體右側(cè)的折疊鏡5、激光晶體左側(cè)的折疊鏡5以及第二全反鏡3之間為Z型折疊腔結(jié)構(gòu)。
[0034]第一全反鏡4與激光晶體右側(cè)的折疊鏡5之間設(shè)有調(diào)Q開關(guān)9，激光晶體左側(cè)的折疊鏡5與第二全反鏡3之間設(shè)有諧波分離鏡6、三次諧波晶體10以及二次諧波晶體11，諧波分離鏡6可經(jīng)紫外光反射鏡12輸出紫外光。
[0035]綜上所述，本發(fā)明提供的全固態(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。
[0036]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。
[0037]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全固態(tài)紫外激光器，其特征在于:包括激光泵浦源、光學(xué)耦合系統(tǒng)、激光諧振腔、折疊鏡、諧波分離鏡、綠光反射鏡、激光晶體、調(diào)0開關(guān)、二次諧波晶體以及三次諧波晶體； 所述激光諧振腔包括第一全反鏡以及第二全反鏡，所述第一全反鏡、第二全反鏡與折疊鏡之間構(gòu)成V型、[型或2型折疊腔結(jié)構(gòu)，其中，所述激光晶體以及調(diào)0開關(guān)依次設(shè)在折疊鏡與第一全反鏡之間，所述諧波分離鏡、三次諧波晶體以及二次諧波晶體依次設(shè)在所述折疊鏡與第二全反鏡之間；所述諧波分離鏡用于輸出紫外激光，所述綠光反射鏡用于輸出倍頻綠光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二極管端面泵浦全固態(tài)紫外器，其特征在于，所述的激光泵浦源為具有一個(gè)泵浦源的單端泵浦或具有兩個(gè)泵浦源的雙端泵浦。
3.權(quán)利要求1所述的二極管端面泵浦全固態(tài)紫外激光器，其特征在于，所述的二次諧波晶體為磷酸二氫鉀、三硼酸鋰、硼酸鉍、磷酸氧鈦鉀或偏硼酸鋇其中的一種非線性光學(xué)晶體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二極管端面泵浦全固態(tài)紫外激光器，其特征在于，所述的三次諧波晶體為三硼酸鋰、或三硼酸銫、或硼酸銫鋰或偏硼酸鋇其中的一種非線性光學(xué)晶體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二極管端面泵浦全固態(tài)紫外激光器，其特征在于，所述的激光晶體為制晶體、恥:孔？晶體或其中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二極管端面泵浦全固態(tài)紫外激光器，其特征在于，所述的調(diào)0開關(guān)為聲光調(diào)0器件、電光調(diào)0器件或被動(dòng)調(diào)0器件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二極管端面泵浦全固態(tài)紫外激光器，其特征在于，所述折疊鏡的材質(zhì)為融石英或石英，其兩端面均鍍高透膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二極管端面泵浦全固態(tài)紫外激光器，其特征在于，所述諧波分離鏡的材質(zhì)為融石英或石英，其中一端面鍍高透膜，另一端面鍍高反膜。
【文檔編號(hào)】H01S3/0941GK104409962SQ201410710624
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月28日
【發(fā)明者】黃偉, 李豐, 談根林, 喻斌 申請(qǐng)人:江蘇天元激光科技有限公司