專利名稱：激光發(fā)生器及產(chǎn)生激光的方法
激光發(fā)生器及產(chǎn)生激光的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光技術(shù)領(lǐng)域，尤其是激光發(fā)生器及產(chǎn)生激光的方法。背景技術(shù)：
利用非線性晶體在強激光作用下的二次非線性效應(yīng)，使頻率為C0的激光通
過晶體后變?yōu)轭l率為2co的二倍頻光，或二次諧波振蕩。 一般4巴入射地激光稱為 基頻光，由二倍頻晶體出來的激光稱為二倍頻光或二次諧波。二倍頻光與基頻 光經(jīng)三倍頻晶體和頻可以產(chǎn)生三倍頻光。倍頻技術(shù)擴大了激光的波段，可獲得 更短波長的激光。
傳統(tǒng)的倍頻技術(shù)采用腔內(nèi)倍頻的方式。采用腔內(nèi)倍頻的方式如果要得到高 的輸出功率必須有較大的能量作用在激光工作物質(zhì)上，同時泵浦能量在工作物 質(zhì)上產(chǎn)生的熱效應(yīng)限制了諧振腔的腔長。而腔內(nèi)倍頻的紫外激光器需要足夠長 的腔長來實現(xiàn)腔內(nèi)的器件排布，這樣就在一定程度上限制了泵浦能量的大小， 從而無法得到更大的輸出功率。另外，腔內(nèi)倍頻紫外激光器需要足夠長的腔長， 使輸出激光的脈沖寬度受限制；功率密度大使得晶體破壞速度加快；不使用斜 角切割的三倍頻晶體則需要插入反射紫外的鏡片，在插入反射紫外光的鏡片時， 腔內(nèi)損耗加大；插入的鏡片由于鍍有多種膜層損壞速度快；腔內(nèi)使用三倍頻晶 體技術(shù)容易造成諧振腔失調(diào)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提供一種采用腔外倍頻的激光發(fā)生器。 一種激光發(fā)生器，包括激光光源及倍頻晶體，所述倍頻晶體置于所述激光
光源諧振腔的腔外，所述倍頻晶體用于轉(zhuǎn)換所述激光光源發(fā)出的基頻光產(chǎn)生倍頻光。
優(yōu)選地，所述倍頻晶體包括二倍頻晶體和三倍頻晶體，所述二倍頻晶體位 于所述激光光源和三倍頻晶體之間，激光光源發(fā)出的基頻光分別經(jīng)過二倍頻體和三倍頻晶體倍頻后，產(chǎn)生紫外激光。
優(yōu)選地，所述激光光源為調(diào)Q的紅外光源。
優(yōu)選地，所述三倍頻晶體的出射面為斜面，所述斜面的傾斜角度為52到60度。
優(yōu)選地，所述三倍頻晶體為LBO晶體。
優(yōu)選地，還包括置于所述激光光源和所述二倍頻晶體之間的聚焦透鏡。 優(yōu)選地，還包括置于所述二倍頻晶體和所述三倍頻晶體之間的整形透鏡。。 優(yōu)選地，還包括移動裝置，所述移動裝置與所述倍頻晶體相連以移動所述
倍頻晶體，所述移動裝置的移動方向為垂直于所述基頻光的入射方向。
優(yōu)選地，還包括檢測裝置和控制裝置，所述檢測裝置用于檢測所述倍頻光
的功率，所述控制裝置與所述檢測裝置及移動裝置相連，根據(jù)所述倍頻光的功
率控制所述移動裝置移動所述倍頻晶體。
此外，還有必要提供一種采用腔外倍頻的產(chǎn)生激光的方法。 一種產(chǎn)生激光的方法，包含如下步驟將激光光源發(fā)出的基頻光發(fā)射出諧
振腔的腔外；置于所述諧振腔外的倍頻晶體轉(zhuǎn)換所述基頻光產(chǎn)生倍頻光。
優(yōu)選地，在所述倍頻晶體相對所述基頻光呈52到60度斜面的出射面將所
述基頻光與所述倍頻光分開。
優(yōu)選地，還包括檢測所述倍頻光的功率，根據(jù)所述倍頻光的功率移動所述
倍頻晶體的步驟，所述移動方向為垂直于所述基頻光的出射方向。
上述激光發(fā)生器及產(chǎn)生激光的方法，采用腔外倍頻的方式，解決了輸出功 率與諧振腔腔長之間的矛盾，從而得到大功率的紫外激光輸出。
通過傾斜的出射面將基頻光與倍頻光分開，無需再使用鏡片反射輸出，可 以減少損耗并延長激光器壽命。同時通過設(shè)置合理的傾斜角度，可以減少功率 損失。
通過移動裝置避開倍頻晶體膜層上的壞點，大大提高使用壽命。


圖1為第一實施例的激光發(fā)生器示意圖;
5圖2為第二實施例的激光發(fā)生器示意圖； 圖3為第三實施例的激光發(fā)生器示意圖。
具體實施方式

在以下實施例中，采用腔外倍頻的方式，解決了輸出功率與諧振腔腔長之 間的矛盾。
如圖1所示，其為第一實施例的激光發(fā)生器示意圖。激光發(fā)生器包括激光 光源10及倍頻晶體，其中激光光源10為1064nm調(diào)Q的紅外光源。
腔外倍頻可以應(yīng)用各種紅外激光光源，從而產(chǎn)生各種脈沖長度的紫外激光。 也可使用包括光纖激光器在內(nèi)的各種類型紅外光源作為主振蕩級的主振蕩功率 放大器(MOPA)系統(tǒng)，從而得到大功率的紫外激光輸出，即通過對調(diào)Q的 紅外光源IO采用腔外倍頻及和頻的方式，產(chǎn)生各種脈沖長度的紫外激光。
倍頻晶體置于激光光源10諧振腔的腔外，倍頻晶體用于轉(zhuǎn)換激光光源10 發(fā)出的基頻光產(chǎn)生倍頻光。倍頻晶體包括二倍頻晶體30和三倍頻晶體50， 二倍 頻晶體30位于激光光源10和三倍頻晶體50之間，三倍頻晶體50為LBO晶體。 其出射面為斜面，斜面的傾斜角度a為52。到60° 。
如圖1,調(diào)Q的紅外激光光源IO產(chǎn)生的基頻光，入射進入二倍頻晶體30， 經(jīng)過二倍頻晶體30倍頻后，激光再入射到出射面52°到60°角切割的三倍頻 晶體50中，經(jīng)過三倍頻晶體50倍頻后，從而產(chǎn)生有用的355nm紫外激光504, 355nm紫外激光504再到需要工作的場合進行工作。在產(chǎn)生紫外激光的過程中， 還剩余有少部分未被轉(zhuǎn)換的基頻光506 (即1064nm紅外激光)、以及微弱的 532nm綠光502。
三倍頻晶體50傾斜的出射面可以利用晶體的色散效應(yīng)，使得產(chǎn)生的355nm 紫外激光504從三倍頻晶體50出射時與少部分未被轉(zhuǎn)換的1064nm紅外激光506 及532nm綠光激光502分開，無需再使用鏡片反射輸出，可以減少損耗并延長 激光器壽命。三倍頻晶體50斜面的傾斜角度為52到60度，三倍頻晶體50的 出射面按52度到60度之間的任意角度切割，超過90%的振蕩光會從出射面透 射輸出，只有小部分(<10%)的激光被折射到不同方向，僅造成小部分的功率損失。
本實施例中，三倍頻晶體50由三硼酸鋰制成。斜面的傾斜角度可以根據(jù)三 倍頻晶體50相對激光的折射率計算得出。三倍頻晶體50的傾斜出射面還可以 用分光棱鏡替代,此時三倍頻晶體50的出射面為垂直于基頻光的出射方向的面。
如圖2所示，其為第二實施例的激光發(fā)生器示意圖。本實施例的激光發(fā)生 器還包括置于調(diào)Q的紅外激光光源10和二倍頻晶體30之間的聚焦透鏡20和置 于二倍頻晶體30和三倍頻晶體50之間的整形透鏡40。聚焦透鏡20將調(diào)Q的 紅外激光光源10產(chǎn)生的基頻光匯聚入射到二倍頻晶體30，經(jīng)過二倍頻晶體30 倍頻后的激光經(jīng)過整形透鏡40的整形再入射到出射面52°到60°角切割的三 倍頻晶體50中，從而產(chǎn)生355nm的紫外激光504,仍同時剩余有少部分未被轉(zhuǎn) 換的基頻光506 (即1064nm紅外激光)、以及產(chǎn)生孩i弱的532nm綠光502。
當(dāng)然，聚焦透鏡20和整形透鏡40可以根據(jù)需要設(shè)置，也就是說，可以只 單獨設(shè)置聚焦透鏡20或整形透鏡40,也可以如本實施例同時設(shè)置。
如圖3所示，其為第三實施例的激光發(fā)生器示意圖。本實施例的激光發(fā)生 器還包括檢測裝置60、控制裝置70和移動裝置80。檢測裝置60用于檢測倍頻 光的功率，控制裝置70與檢測裝置60及移動裝置80相連，根據(jù)倍頻光的功率 控制移動裝置80移動倍頻晶體。移動裝置80與三倍頻晶體50相連以移動三倍 頻晶體50,移動裝置80的移動方向為垂直于基頻光的出射方向(如圖3所示的 由XY坐標組成的平面內(nèi)二維移動)。本實施例根據(jù)功率反饋自動避開晶體膜層 上的壞點，大大提高使用壽命。在其他實施例中，也可以省略控制裝置70和移 動裝置80,定期移動或手動控制移動裝置80移動倍頻晶體。移動裝置80為機 械移動裝置，例如二維精密平移裝置，可以在垂直于基頻光的出射方向的平面 內(nèi)移動。
上述激光發(fā)生器產(chǎn)生激光的方法可以概括為如下過程
將激光光源發(fā)出的基頻光發(fā)射出諧振腔的腔外；
聚焦透鏡20將基頻光匯聚后入射到二倍頻晶體30;
置于諧振腔外的二倍頻晶體30轉(zhuǎn)換基頻光為二倍頻光；
整形透鏡40將從二倍頻晶體30發(fā)出的激光整形后入射到三倍頻晶體50;置于諧振腔外的三倍頻晶體50接收基頻光和二倍頻光和頻產(chǎn)生三倍頻光， 基頻光、二倍頻光及三倍頻光從三倍頻晶體50呈52到60度斜面射出，并依據(jù) 波長的不同分成三束；
檢測裝置60檢測三倍頻光的功率，控制裝置70根據(jù)三倍頻光的功率控制 移動裝置80移動三倍頻晶體，移動方向為垂直于基頻光的出射方向。例如，在 三倍頻光的功率低于預(yù)定值時，控制裝置70發(fā)出信號至移動裝置80，移動裝置 80接收到該信號后控制三倍頻晶體50在垂直紙面的方向移動。
以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施例，其描述較為具體和詳細， 但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域 的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和 改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應(yīng)以所附 權(quán)利要求為準。
8
權(quán)利要求
1、一種激光發(fā)生器，包括激光光源及倍頻晶體，其特征在于，所述倍頻晶體置于所述激光光源諧振腔的腔外，所述倍頻晶體用于轉(zhuǎn)換所述激光光源發(fā)出的基頻光為倍頻光。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光發(fā)生器，其特征在于，所述倍頻晶體包括二 倍頻晶體和三倍頻晶體，所述二倍頻晶體位于所述激光光源和三倍頻晶體之間， 激光光源發(fā)出的基頻光分別經(jīng)過二倍頻晶體和三倍頻晶體倍頻后，產(chǎn)生紫外激 光。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光發(fā)生器，其特征在于所述激光光源為調(diào)Q 的紅外光源。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光發(fā)生器，其特征在于，所述三倍頻晶體的出 射面為斜面，所述斜面的傾斜角度為52到60度。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光發(fā)生器，其特征在于所述三倍頻晶體為LBO 晶體。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光發(fā)生器，其特征在于，還包括置于所述激光 光源和所述二倍頻晶體之間的聚焦透鏡。
7、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光發(fā)生器，其特征在于，還包括置于所述二倍 頻晶體和所迷三倍頻晶體之間的整形透鏡。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光發(fā)生器，其特征在于，還包括移動裝置，所 述移動裝置與所述倍頻晶體相連以移動所述倍頻晶體，所述移動裝置的移動方 向為垂直于所述基頻光的入射方向。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的激光發(fā)生器，其特征在于，還包括檢測裝置和控 制裝置，所述^r測裝置用于^r測所述倍頻光的功率，所述控制裝置與所述^r測 裝置及移動裝置相連，#4居所述倍頻光的功率控制所述移動裝置移動所述倍頻 晶體。
10、 一種產(chǎn)生激光的方法，其特征在于，包含如下步驟 將激光光源發(fā)出的基頻光發(fā)射出諧振腔的腔外；置于所迷諧振腔外的倍頻晶體轉(zhuǎn)換所述基頻光產(chǎn)生倍頻光。
11、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的產(chǎn)生激光的方法，其特征在于，在所述倍頻晶體 相對所述基頻光呈52到60度斜面的出射面將所述基頻光與所述倍頻光分開。
12、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的產(chǎn)生激光的方法，其特征在于，還包括檢測所 述倍頻光的功率，根據(jù)所述倍頻光的功率移動所述倍頻晶體的步驟，所述移動 方向為垂直于所述基頻光的出射方向。
全文摘要
一種激光發(fā)生器，包括激光光源及倍頻晶體，所述倍頻晶體置于所述激光光源諧振腔的腔外，所述倍頻晶體用于轉(zhuǎn)換基頻光產(chǎn)生倍頻光。一種產(chǎn)生激光的方法，包含如下步驟將激光光源發(fā)出的基頻光發(fā)射出諧振腔的腔外；置于所述諧振腔外的倍頻晶體轉(zhuǎn)換所述基頻光為倍頻光。上述激光發(fā)生器及產(chǎn)生激光的方法，采用腔外倍頻的方式，解決了輸出功率與諧振腔腔長之間的矛盾，從而得到大功率的紫外激光輸出。
文檔編號G02F1/355GK101515699SQ20091010617
公開日2009年8月26日 申請日期2009年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月23日
發(fā)明者呂啟濤, 瑤 吳, 麗 郭, 陳莉英, 高云峰 申請人:深圳市大族激光科技股份有限公司