一種355nm紫外固體激光器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種355nm紫外固體激光器，包括設置在底板上的半導體側面泵浦模塊，側面泵浦模塊左側的滑軌上由遠及近同軸設置有準直激光器、全反射腔鏡、第一聲光Q開關和第二聲光Q開關，側面泵浦模塊右側的滑軌上由近及遠同軸設置有諧波反射鏡、倍頻晶體、和頻晶體、三次諧波輸出鏡和光闌。本實用新型提供了一種簡單實用的設計，通過直線型內腔三倍頻方法實現(xiàn)一種高效高功率的355nm紫外固體激光器。具有結構簡單緊湊的特點，諧波反射鏡、倍頻晶體、和頻晶體的依次設置降低插入損耗并且易于調節(jié)，雙聲光Q開關提高了激光器功率，在重復頻率為10kHz時，該激光器最大輸出功率高達40W，從808nm到355nm的光-光轉換效率約為8%，容易實現(xiàn)工程化應用。
【專利說明】一種355nm紫外固體激光器

【技術領域】
[0001]本實用新型屬于全固態(tài)激光【技術領域】，具體涉及一種355nm紫外固體激光器。

【背景技術】
[0002]紫外激光由于具有光子能量大和聚焦性能好的優(yōu)點，已經廣泛運用于工業(yè)、科研、醫(yī)療及軍事等領域，特別是鉆孔、打標、劃片、焊接等工業(yè)微加工領域。半導體激光器(LD)泵浦的全固態(tài)紫外激光器，具備體積小、效率高、壽命長、無毒和價格便宜等諸多優(yōu)點，近年來發(fā)展迅速，成為全固態(tài)激光【技術領域】的研究熱點之一。全固態(tài)紫外激光器又以355nm和266nm紫外激光器最為常見。
[0003]目前，對1064nm波長的基頻光與532nm波長的倍頻光腔內或腔外和頻產生三次諧波(即三倍頻)，是獲取高功率355nm紫外激光的主要技術手段。David R.Dudley等報道了題為 “Q_switched d1de pumped Nd: YAG rod laser with output power of 420W at532nm and 160W at 355nm”的文章,利用兩個大功率泵浦模塊串聯(lián),在折疊諧振腔內加入雙折射補償元件，雖然355nm激光輸出功率高達160W，但諧振腔結構復雜，腔內元件眾多，調節(jié)困難，較大的插入損耗使得其光-光轉換效率僅有6%。


【發(fā)明內容】

[0004]本實用新型為解決現(xiàn)有技術存在的問題而提出，其目的是提供一種355nm紫外固體激光器。
[0005]本實用新型的技術方案是:一種355nm紫外固體激光器，包括設置在底板上的半導體側面泵浦模塊，側面泵浦模塊左側的滑軌上由遠及近同軸設置有準直激光器、全反射腔鏡、第一聲光Q開關和第二聲光Q開關，側面泵浦模塊右側的滑軌上由近及遠同軸設置有諧波反射鏡、倍頻晶體、和頻晶體、三次諧波輸出鏡和光闌。
[0006]全反射腔鏡、諧波反射鏡及三次諧波輸出鏡均為平面鏡。
[0007]所述的全反射腔鏡內表面鍍有1064nm基頻波長高反膜。
[0008]所述的第一聲光Q開關與第二聲光Q開關通光端面鍍有1064nm波長增透膜。
[0009]所述的半導體側面泵浦模塊包括一支尺寸為Φ3πιπιΧ 130mm的Nd:YAG晶體與40個功率20W的激光器陣列，激光器陣列發(fā)射808nm波長的泵浦光，按五角形等間距對稱環(huán)繞泵浦Nd =YAG晶體。Nd =YAG晶體中Nd3+摻雜濃度為0.6at%，通光端面鍍有1064nm波長增透膜。
[0010]所述的諧波反射鏡左端面鍍有1064nm波長增透膜,右端面鍍有532nm和355nm波長的高反膜及1064nm波長的增透膜。
[0011]所述的倍頻晶體與和頻晶體均為非線性光學晶體三硼酸鋰，所述的倍頻晶體左右兩通光端面均鍍有1064nm和532nm波長增透膜,和頻晶體左右兩通光端面均鍍有1064nm、532nm和355nm波長增透膜。
[0012]所述的三次諧波輸出鏡左端面鍍有1064nm和532nm波長高反膜及355nm增透膜，右端面面鍍有355nm波長增透膜。
[0013]本實用新型提供了一種簡單實用的設計，通過直線型內腔三倍頻方法實現(xiàn)一種高效高功率的355nm紫外固體激光器。具有結構簡單緊湊的特點，諧波反射鏡、倍頻晶體、和頻晶體的依次設置降低插入損耗并且易于調節(jié)，雙聲光Q開關提高了激光器功率，在重復頻率為1kHz時，該激光器最大輸出功率高達40W，從808nm到355nm的光-光轉換效率約為8%，容易實現(xiàn)工程化應用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型的結構示意圖；
[0015]圖2是本實用新型中激光的振蕩分布圖。
[0016]其中:
[0017]I準直激光器2全反射腔鏡
[0018]3第一聲光Q開關 4第二聲光Q開關
[0019]5半導體側面泵浦模塊6諧波反射鏡
[0020]7倍頻晶體8和頻晶體
[0021]9三次諧波輸出鏡 10光闌
[0022]11滑軌12底板。

【具體實施方式】
[0023]以下，參照附圖和實施例對本實用新型進行詳細說明:
[0024]如圖1所示，一種355nm紫外固體激光器，包括設置在底板12上的半導體側面泵浦模塊5，側面泵浦模塊5左側的滑軌11上由遠及近同軸設置有準直激光器1、全反射腔鏡2、第一聲光Q開關3和第二聲光Q開關4，側面泵浦模塊5右側的滑軌11上由近及遠同軸設置有諧波反射鏡6、倍頻晶體7、和頻晶體8、三次諧波輸出鏡9和光闌10。
[0025]全反射腔鏡2、諧波反射鏡6及三次諧波輸出鏡9均為平面鏡。
[0026]所述的全反射腔鏡2內表面鍍有1064nm基頻波長高反膜。
[0027]所述的第一聲光Q開關3與第二聲光Q開關4通光端面鍍有1064nm波長增透膜。
[0028]所述的半導體側面泵浦模塊5包括一支尺寸為Φ 3mmX 130mm的Nd:YAG晶體與40個功率20W的激光器陣列，激光器陣列發(fā)射808nm波長的泵浦光，按五角形等間距對稱環(huán)繞泵浦Nd =YAG晶體。Nd =YAG晶體中Nd3+摻雜濃度為0.6at%，通光端面鍍有1064nm波長增透膜。
[0029]所述的諧波反射鏡6左端面鍍有1064nm波長增透膜,右端面鍍有532nm和355nm波長的高反膜及1064nm波長的增透膜。
[0030]所述的倍頻晶體7是采用的II類臨界相位匹配的LBO晶體，切割角度為Θ =21.1°，Φ =90°，長度為20mm，兩通光端面均鍍有1064nm和532nm波長增透膜。
[0031]所述的和頻晶體8是采用的II類臨界相位匹配的LBO晶體，切割角度為Θ =42.5°，Φ =90°，長度為25mm，兩通光端面均鍍有1064nm、532nm和355nm波長增透膜。
[0032]所述的倍頻晶體7左右兩通光端面均鍍有1064nm和532nm波長增透膜，和頻晶體8左右兩通光端面均鍍有1064nm、532nm和355nm波長增透膜。
[0033]所述的三次諧波輸出鏡9左端面鍍有1064nm和532nm波長高反膜及355nm增透膜，右端面面鍍有355nm波長增透膜。
[0034]所述的光闌10安裝在四維調整架上，直徑為4mm，調整光闌10的位置可濾除輸出光中大部分的雜散光。
[0035]本實用新型的工作原理如下:
[0036]準直激光器I僅在調試激光器時使用，將準直激光器I發(fā)出的可見光束作為參考光束，需依次將其他光學器件調節(jié)至準直狀態(tài)。在半導體側面泵浦模塊5中，激光器陣列發(fā)出的808nm泵浦光照射Nd =YAG棒產生1064nm熒光，在全反射腔鏡2與三次諧波輸出鏡9構成的基頻光諧振腔中來回振蕩形成1064nm基頻激光。在諧振腔內插入第一聲光Q開關3和第二聲光Q開關4進行調制，使1064nm基頻光由連續(xù)狀態(tài)變成脈沖狀態(tài)，獲得高的激光峰值功率。當1064nm基頻激光經過倍頻晶體7時，一部分1064nm基頻光在倍頻晶體中產生倍頻效應轉換為波長為532nm的倍頻光，隨后剩余的1064nm基頻光與532nm倍頻光在通過和頻晶體8時產生和頻效應，部分轉化為波長為355nm的和頻光。產生的355nm和頻光透過三次諧波輸出鏡9輸出腔外，而未轉化的1064nm基頻光與532nm倍頻光被三次諧波輸出鏡9逆向反射回來，再次通過和頻晶體8產生逆向355nm和頻光。諧波反射鏡6同時將逆向的532nm倍頻光與355nm和頻光沿原路反射，使532nm倍頻光在諧波反射鏡6與三次諧波輸出鏡9之間振蕩，多次參與和頻過程，提高和頻效率，并使355nm激光從三次諧波輸出鏡9單向輸出。輸出的355nm激光經過光闌10后，大部分的雜散光被濾除，從而獲得較好的光斑。
[0037]圖2是1064nm基頻光、532nm倍頻光與355nm和頻光的振蕩分布圖。
[0038]本實用新型提供了一種簡單實用的設計，通過直線型內腔三倍頻方法實現(xiàn)一種高效高功率的355nm紫外固體激光器。具有結構簡單緊湊的特點，諧波反射鏡、倍頻晶體、和頻晶體的依次設置降低插入損耗并且易于調節(jié)，雙聲光Q開關提高了激光器功率，在重復頻率為1kHz時，該激光器最大輸出功率高達40W，從808nm到355nm的光-光轉換效率約為8%，容易實現(xiàn)工程化應用。
【權利要求】
1.一種355nm紫外固體激光器，包括設置在底板(12)上的半導體側面泵浦模塊(5)，其特征在于:側面泵浦模塊(5)左側的滑軌(11)上由遠及近同軸設置有準直激光器(I)、全反射腔鏡(2)、第一聲光Q開關(3)和第二聲光Q開關(4)，側面泵浦模塊(5)右側的滑軌(11)上由近及遠同軸設置有諧波反射鏡(6)、倍頻晶體(7)、和頻晶體(8)、三次諧波輸出鏡(9)和光闌(10)。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種355nm紫外固體激光器，其特征在于:全反射腔鏡(2)、諧波反射鏡(6)及三次諧波輸出鏡(9)均為平面鏡。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種355nm紫外固體激光器，其特征在于:所述的全反射腔鏡(2)內表面鍍有1064nm基頻波長高反膜。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種355nm紫外固體激光器,其特征在于:所述的第一聲光Q開關(3)與第二聲光Q開關(4)通光端面鍍有1064nm波長增透膜。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種355nm紫外固體激光器，其特征在于:所述的半導體側面泵浦模塊(5)包括一支尺寸為Φ 3mmX 130mm的Nd:YAG晶體與40個功率20W的激光器陣列，激光器陣列發(fā)射808nm波長的泵浦光，按五角形等間距對稱環(huán)繞泵浦Nd =YAG晶體，Nd:YAG晶體中Nd3+摻雜濃度為0.6at%，通光端面鍍有1064nm波長增透膜。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種355nm紫外固體激光器，其特征在于:所述的諧波反射鏡(6)左端面鍍有1064nm波長增透膜，右端面鍍有532nm和355nm波長的高反膜及1064nm波長的增透膜。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種355nm紫外固體激光器，其特征在于:所述的倍頻晶體(7)與和頻晶體(8)均為非線性光學晶體三硼酸鋰，所述的倍頻晶體(7)左右兩通光端面均鍍有1064nm和532nm波長增透膜，和頻晶體(8)左右兩通光端面均鍍有1064nm、532nm和355nm波長增透膜。
8.根據(jù)權利要求1所述的一種355nm紫外固體激光器，其特征在于:所述的三次諧波輸出鏡(9)左端面鍍有1064nm和532nm波長高反膜及355nm增透膜，右端面面鍍有355nm波長增透膜。
【文檔編號】H01S3/109GK204216400SQ201420671704
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年11月12日 優(yōu)先權日:2014年11月12日
【發(fā)明者】熊景平, 錢金寧 申請人:核工業(yè)理化工程研究院