專利名稱：腔內(nèi)倍頻固體激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及固體激光器，特別是一種腔內(nèi)倍頻固體激光器，該激光器具有高偏振耦合效率、多縱模抑制能力強、單頻穩(wěn)定運轉(zhuǎn)、輸出功率穩(wěn)定、高質(zhì)量光束和長壽命的特點。
背景技術(shù)：
由于激光波長愈短，光子能量愈高，激光線寬愈窄的特點，在光學(xué)精密加工、精密測量領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。在測距、遙感、三維測量、材料打標、高密度印刷電路板(PCB)加工、集成電路修復(fù)、環(huán)境監(jiān)測、生化熒光光譜分析、激光拉曼散射、環(huán)境污染監(jiān)測、DNA分析等領(lǐng)域，應(yīng)用廣泛，優(yōu)勢巨大。為了獲得短波長激光，腔外倍頻方式是利用倍頻晶體、合頻晶體以及晶體表面鍍膜獲得激光輸出。請參見:US6115402、US5835513、US5742626、US5144630、CN130311、CN1058740、CN1288275及CN021345775等專利。腔外倍頻技術(shù)，因溫度梯度導(dǎo)致的位相失配、損耗、功率起伏等方面均會削弱倍頻效果。腔內(nèi)倍頻方式能夠提高基頻功率利用率，請參見US6241720、US6229859、US6002695、US5278852、US5943351、CN2351897、CN1285636、CN5898717 等專利?；蛘呤褂猛渡涫今詈锨唤Y(jié)構(gòu)，或者使用45°角折疊腔結(jié)構(gòu)，或者采用腔內(nèi)棱鏡色散結(jié)構(gòu)，或者是基頻疊加多程二倍頻光結(jié)構(gòu)。
上述倍頻激光結(jié)構(gòu)和方法存在下列問題第一，為提高光束質(zhì)量一般選擇插入布儒斯特片。但其插入損耗和像散使倍頻效率明顯降低，雖然布儒斯特片透過率的理論值趨于零，但其反射率僅10%左右(對BK7玻璃)，造成偏振耦合效率降低及偏振反射損耗升高，抑制多縱模的能力有限，因此單頻運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性較差。第二，為了提高基頻及倍頻光的利用效率，腔內(nèi)光學(xué)晶體均需鍍膜。鍍膜層的材料成份一般是金屬及金屬化合物膜層，以及溶膠凝膠減反射膜層等。膜層對基頻、二倍頻及三倍頻光子的吸收，產(chǎn)生吸收損耗及倍頻損耗，其他還包括膜層材料缺陷造成的損耗。特別是三倍頻分離膜，其光學(xué)性能和抗激光損傷閾值直接影響整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。光波和膜層反射光波疊加形成駐波場分布，一方面隨著輻照強度增高而增大，另一方面隨著波長減短到紫外波段，材料的本征吸收越來越大，容易造成倍頻晶體及增透膜層的強吸收損傷進而達到閾值損傷，膜層不能繼續(xù)使用，造成激光器輸出功率嚴重降低，必須更換倍頻晶體。上述激光器的設(shè)計以追求絕對功率輸出為目標，結(jié)構(gòu)復(fù)雜可靠性低，雖然短時間內(nèi)提高了激光器功率輸出；但是，達不到工程使用中要求最重要的長期穩(wěn)定性工作需要，嚴重影響激光器在工程技術(shù)中的長期穩(wěn)定性使用要求。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種腔內(nèi)倍頻固體激光器，該激光器具有高偏振耦合效率、多縱模抑制能力強、單頻穩(wěn)定運轉(zhuǎn)、高質(zhì)量光束輸出的特點。本實用新型的技術(shù)解決方案如下一種腔內(nèi)倍頻固體激光器，包括泵浦光源、耦合裝置、NdiYAG晶體、Q開關(guān)、二倍頻晶體、三倍頻晶體、第二全反射鏡，其特點在于，所述的泵浦光源是輸出808納米的半導(dǎo)體激光器，在該半導(dǎo)體激光器的輸出光路上依次是所述的耦合裝置、NdiYAG晶體、Q開關(guān)、二倍頻晶體、三倍頻晶體和第二全反射鏡；所述的Nd = YAG晶體面向耦合裝置的端面鍍1064納米基頻光高反及808納米高透的復(fù)合雙色膜，面向Q-開關(guān)的端面鍍1064納米基頻光高透膜；所述的二倍頻晶體面向所述Q-開關(guān)的端面鍍1064納米基頻光高透膜，面向所述的三倍頻晶體的端面鍍1064納米基頻光高透和532納米高透的復(fù)合雙色膜；所述的三倍頻晶體面向第二全反射鏡的端面鍍1064納米基頻光高透和532納米高透的復(fù)合雙色膜，面向所述的二倍頻晶體的端面切割成布儒斯特角，并且不鍍?nèi)额l分離膜，構(gòu)成本激光器的出射端面。在所述的Q開關(guān)和二倍頻晶體之間設(shè)有第一全反射鏡。所述的第二全反射鏡鍍1064納米基頻光高反和532納米高反的復(fù)合雙色膜。所述的三倍頻晶體的端面切割成1064nm基頻光、532nm倍頻光或355nm三倍頻光的布儒斯特角。
本實用新型的技術(shù)效果如下由于本實用新型采用腔內(nèi)倍頻，直接將三倍頻晶體的一個端面切割成布儒斯特角，并作為激光輸出窗口，實現(xiàn)激光輸出。充分利用布儒斯特角的偏振選擇特性，在實現(xiàn)了高消光比、高偏振耦合效率、多縱模的高抑制能力的優(yōu)質(zhì)激光輸出的同時；特別是三倍頻晶體布儒斯特窗激光輸出端面不鍍?nèi)额l分離膜，避免了鍍膜造成的吸收損耗及吸收損傷，其光學(xué)性能和抗損傷閾值有效提高，達到了優(yōu)質(zhì)激光輸出及長期穩(wěn)定工作的設(shè)計目標。

圖1是本實用新型腔內(nèi)倍頻固體激光器的實施例的結(jié)構(gòu)框圖圖2是本實用新型三倍頻晶體端面的布儒斯特窗示意圖
具體實施方式
下面結(jié)合實施例和附圖對本實用新型作進一步說明，但不應(yīng)以此限制本實用新型的保護范圍。先請參閱圖1，圖1是本實用新型腔內(nèi)倍頻固體激光器實施例的結(jié)構(gòu)框圖，以三倍頻輸出355nm紫外光為例，由圖可見，本實用新型腔內(nèi)倍頻固體激光器包括以下裝置808納米輸出的半導(dǎo)體激光器1、耦合裝置2、NdiYAG晶體3、Q-開關(guān)4、第一全反射鏡5、二倍頻晶體6、三倍頻晶體7、第二全反射鏡8，構(gòu)成Z字形光路。沿光路，半導(dǎo)體激光器I位于最前面，輸出泵浦光；耦合裝置2位于808半導(dǎo)體激光器I后面，將泵浦光耦合到Nd = YAG晶體3 ；Nd:YAG晶體3位于耦合裝置2后面，產(chǎn)生1064nm基頻光，NdiYAG晶體3面向耦合裝置2的端面鍍1064納米高反及808納米高透的復(fù)合雙色膜，面向Q-開關(guān)4的端面鍍1064納米高透膜；Q_開關(guān)4位于Nd: YAG晶體3后面，調(diào)制1064nm基頻光成為窄脈沖；第一全反射鏡5位于Q-開關(guān)4后面，折轉(zhuǎn)光路；二倍頻晶體6位于第一全反射鏡5后面，倍頻1064nm基頻光，獲得532nm倍頻光輸出，二倍頻晶體6面向第一全反射鏡5的端面鍍1064納米高透膜，面向三倍頻晶體7的端面鍍1064納米高透和532納米高透的復(fù)合雙色膜；三倍頻晶體7位于二倍頻晶體6后面，面向第二全反射鏡8端面鍍1064納米高透和532納米高透的復(fù)合雙色膜，面向二倍頻晶體6端面切割出對紫外355nm光的布儒斯特角，且此端面不鍍?nèi)额l分離膜；第二全反射鏡8位于三倍頻晶體7后面，鍍1064納米高反及532納米高反的復(fù)合雙色膜，反射1064nm基頻光及532nm 二倍頻光，使之再次進入三倍頻晶體7混頻，產(chǎn)生355nm三倍頻光，并由三倍頻晶體7布儒斯特窗端面出射。本實用新型的特點是三倍頻晶體7面向二倍頻晶體6出射端面切割為紫外光355nm布儒斯特角方式；并對兩端面選擇性鍍膜，即面向第二全反射鏡8端面鍍復(fù)合雙色增透膜，對1064nm基頻光及532nm二倍頻光增透；面向二倍頻晶體6端面不鍍?nèi)额l分離膜，提高三倍頻晶體7的使用壽命。由于三倍頻晶體7端面切割針對紫外光355nm布儒斯特角，1064nm基頻光、532nm二倍頻光將以各自不同的角度出射，并可以分別選擇輸出。第一全反射鏡5折轉(zhuǎn)光路，根據(jù)激光器Z字形光路的整體設(shè)計，調(diào)整第一全反射鏡 5的角度，實現(xiàn)高效反射及整體結(jié)構(gòu)的緊湊設(shè)計；所述的三倍頻晶體7面向二倍頻晶體6端面具有對紫外光355nm的布儒斯特角，且此端面不鍍?nèi)额l分離膜，獲得高質(zhì)量355nm波長的激光輸出；第二全反射鏡8鍍HR1064及HR532復(fù)合雙色膜，反射由三倍頻晶體7出射的1064nm基頻光及532nm二倍頻光，使之再次進入三倍頻晶體7混頻，并從布儒斯特窗端面出射355nm三倍頻光。實驗表明，本實用新型具有高偏振耦合效率、多縱模抑制能力強、單頻穩(wěn)定運轉(zhuǎn)、高質(zhì)量光束輸出的特點。
權(quán)利要求1.一種腔內(nèi)倍頻固體激光器，包括泵浦光源(1)、耦合裝置⑵、Nd = YAG晶體(3)、Q開關(guān)(4)、二倍頻晶體(6)、三倍頻晶體(7)、第二全反射鏡(8)，其特征在于，所述的泵浦光源(I)是輸出808納米激光的半導(dǎo)體激光器，在該半導(dǎo)體激光器的輸出光路上依次是所述的耦合裝置(2) ,NdiYAG晶體(3)、Q開關(guān)(4)、二倍頻晶體(6)、三倍頻晶體(7)和第二全反射鏡⑶； 所述的Nd = YAG晶體(3)面向耦合裝置(2)的端面鍍1064納米基頻光高反及808納米高透的復(fù)合雙色膜，面向Q-開關(guān)(4)的端面鍍1064納米基頻光高透膜； 所述的二倍頻晶體(6)面向所述的Q-開關(guān)⑷的端面鍍1064納米基頻光高透膜，面向所述的三倍頻晶體(7)的端面鍍1064納米基頻光高透和532納米高透的復(fù)合雙色膜； 所述的三倍頻晶體(7)面向第二全反射鏡(8)的端面鍍1064納米基頻光高透和532納米高透的復(fù)合雙色膜，面向所述的二倍頻晶體(6)的端面切割成布儒斯特角，并且不鍍?nèi)额l分離膜，構(gòu)成本激光器的出射端面(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的腔內(nèi)倍頻固體激光器，其特征在于，在所述的Q開關(guān)(4)和二倍頻晶體(6)之間設(shè)有第一全反射鏡(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的腔內(nèi)倍頻固體激光器，其特征在于，所述的第二全反射鏡(8)鍍1064納米基頻光高反和532納米高反的復(fù)合雙色膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的腔內(nèi)倍頻固體激光器，其特征在于，所述的三倍頻晶體(7)的端面切割成1064nm基頻光、532nm倍頻光或355nm三倍頻光的布儒斯特角。
專利摘要一種腔內(nèi)倍頻固體激光器，包括泵浦光源、耦合裝置、Nd:YAG晶體、Q開關(guān)、二倍頻晶體、三倍頻晶體、第二全反射鏡，其特點在于，所述的泵浦光源是輸出808納米的半導(dǎo)體激光器，在該半導(dǎo)體激光器的輸出光路上依次是所述的耦合裝置、Nd:YAG晶體、Q開關(guān)、二倍頻晶體、三倍頻晶體和第二全反射鏡；所述的三倍頻晶體的一個端面切割成布儒斯特角，直接作為激光輸出窗口且不鍍倍頻分離膜，本實用新型具有高偏振耦合效率、多縱模抑制能力強、單頻穩(wěn)定運轉(zhuǎn)、輸出功率穩(wěn)定、高質(zhì)量光束和長壽命的特點。
文檔編號H01S3/109GK202906192SQ20122002692
公開日2013年4月24日 申請日期2012年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月20日
發(fā)明者龔傳波 申請人:上海帝耐激光科技有限公司