專利名稱：四次諧波紫外激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種四次諧波紫外激光器。
技術(shù)背景
在當(dāng)前國際的環(huán)境下，激光器在加工領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。特 別在激光精細加工方面，對比于機械加工設(shè)備，激光加工過程中的無 耗材，無震動，無需冷卻液，可加工任意形狀等優(yōu)點，使得在精細加 工方面激光加工設(shè)備正在 一 步 一 步的取代傳統(tǒng)的機械加工設(shè)備。而短 波長高功率四次諧波紫外激光由于具有高分辨率和高吸收，冷加工等 特點，相對于紅外激光在精細加工方面更有優(yōu)勢。但/f乍為國內(nèi)的一項 新型激光器，四次諧波紫外激光器在使用壽命方面相對其它類型的激 光器存在一定的不足。究其主要原因是深紫外波長的光對膜層有著極 大的破壞性。對于這個問題之前采用過減小使用電流、降低光束質(zhì)量 等解決方案，但一直沒有得出令人滿意的結(jié)果。減小使用電流會限制 其應(yīng)用范圍，降低光束質(zhì)量會影響產(chǎn)品使用效果。
美國Lightwave Electronics公司美國專利第US 6697391 B2號， 采用不鍍膜的布盧斯特四次諧波非線性晶體，把四次諧波激光導(dǎo)出腔 外，由于不鍍膜，不存在四次諧波紫外激光對膜層的破壞問題，布盧 斯特角使豎直偏振的四次諧波紫外激光無損耗導(dǎo)出腔外，但對水平偏 振的基頻光產(chǎn)生很大的反射，使得基頻諧振腔內(nèi)損耗增大功率下降， 導(dǎo)致諧波功率同時下降。而且腔內(nèi)插入布盧斯特角端面晶體會增加調(diào)光難度，為生產(chǎn)帶來不便。
到目前為止，國內(nèi)四次諧波紫外激光尚處于基礎(chǔ)研究階段，沒有 關(guān)于四次諧波紫外激光器壽命的報道，也沒有關(guān)于提高四次諧波紫外 激光器使用壽命方法的報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所欲解決的技術(shù)問題是提供一種使用壽命能提高的四次 諧波紫外激光器。
本發(fā)明所釆用的技術(shù)方案是 一種四次諧波紫外激光器，包括至 少一非線性晶體、至少一鏡片，非線性晶體和鏡片上鍍有膜層，包括 移動裝置，當(dāng)激光器的激光光路通過非線性晶體或鏡片時，對非線性 晶體或鏡片上一個位置的膜層破壞時，移動裝置可移動非線性晶體或 鏡片，使非線性晶體或鏡片變換位置對準(zhǔn)激光光路。
所述移動裝置包括分別設(shè)于X軸和Y軸方向的滑臺面、行程螺 桿、聯(lián)軸器和電機，滑臺面的導(dǎo)向部分包括滑條和滑條安裝板，非線 性晶體或鏡片分別安裝在X軸方向或Y軸方向的滑臺面上，行程螺 桿安裝在滑臺面上，聯(lián)軸器安裝在行程螺桿的外部，電機安裝在行程 螺桿的頂部。
所述移動裝置還包括聯(lián)接支架，分別與X軸方向和Y軸方向的 滑臺面安裝連接。
所迷移動裝置還包括一微動開關(guān)，微動開關(guān)通過微動開關(guān)支架安 裝于X軸安裝板上。
激光器包括深紫外激光出光模塊和綠激光出光模塊，所述移動裝
置包括在綠激光出光模塊的出光口處架裝一個導(dǎo)軌，并將深紫外模塊 的連接處加開導(dǎo)軌滑槽。
所述導(dǎo)軌為十字位移導(dǎo)軌，同時在十字方向分別與電^M目連。
所述移動裝置包括聯(lián)軸器、蝸桿軸和蝸輪壓套，非線性晶體或鏡
片安裝在蝸輪壓套中，蝸輪壓套與蝸桿軸嚙合，蝸桿軸通過聯(lián)軸器安
裝在電機上。
所述蝸輪壓套內(nèi)還設(shè)有鏡片壓圏，壓緊鏡片于蝸輪壓套內(nèi)。
所述電機為步進電機。
本發(fā)明所達到的技術(shù)效果是本發(fā)明四次諧波激光使其經(jīng)過的光 學(xué)器件表面的膜層開始降解時，移動裝置移動相應(yīng)的光學(xué)器件，使四 次諧波激光通過光學(xué)器件的其余膜層的未降解處，從而使四次諧波紫 外激光器的使用壽命提高。


下面參照附圖結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的描述。 圖l是本發(fā)明第一實施例各自獨立直線位移結(jié)構(gòu)的立體圖。 圖2是本發(fā)明第一實施例各自獨立直線位移結(jié)構(gòu)的立體分解圖。 圖3是本發(fā)明第二實施例整體才莫塊直線移動結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4是本發(fā)明第二實施例整體模塊直線移動結(jié)構(gòu)的工作原理圖。 圖5是本發(fā)明第三實施例各自獨立旋轉(zhuǎn)位移結(jié)構(gòu)的立體示意圖。
具體實施方式
本發(fā)明四次諧波固體激光器包括一個或多個非線性晶體，多個角度反射鏡及平面反射鏡等鏡片，所述非線生晶體和鏡片上都鍍有膜 層。激光器在產(chǎn)生四次諧波激光的過程中，四次諧波激光經(jīng)過所述鍍 有膜層的非線性晶體和鏡片表面時，深紫外波長的光會對膜層有極大 的破壞作用，膜層開始慢慢降解，直至最后破壞，從而降低了激光器 的使用壽命。
本發(fā)明的核心是通過設(shè)計幾種小型精密的位移或旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，改變 深紫外光束光斑在膜層上的工作位置。同時由光束大小劃分出可移動 數(shù)目，依次進行移動。由此合理全面地利用整個晶體及鏡片上可用膜
層當(dāng)一個位置的膜層破壞了之后可以在光學(xué)精度允許的范圍內(nèi)自動 移動至另一個可使用的位置，可使四次諧波紫外激光器壽命可以呈幾 何數(shù)列的倍數(shù)增加。
本發(fā)明用電機自動控制或手動控制移動紫外激光光路所需經(jīng)過 的非線性晶體和/或鏡片，從而使四次諧波激光通過其余非線性晶體 和/或鏡片膜層的未降解或未破壞處。
本發(fā)明移動裝置包括各器件各自獨立線移動結(jié)構(gòu)、整體才莫塊直線 移動型移動結(jié)構(gòu)、單獨器件旋轉(zhuǎn)移動結(jié)構(gòu)。下面分別以實施例進行說 明
實施例一直線移動型
如圖l和圖2所示，X軸方向的電機1通過X軸安裝板2固定， Y軸方向的電機l通過Y軸安裝板lO固定。X軸方向和Y軸方向的 行程螺桿4通過聯(lián)軸器3聯(lián)接于電機1的出軸端，行程螺桿4可通過 自身的旋轉(zhuǎn)帶動滑臺面7，而滑臺面7的導(dǎo)向部分由滑條5及滑條安
裝板6共同構(gòu)成，通過裝配消除其配合間隙，起到精密滑動的目的。 X軸部分和Y軸部分通過聯(lián)接支架11結(jié)合在一起。
激光光路所經(jīng)過的激光器件可分別安裝在X軸方向上或Y軸方 向上，如本實施例中的45度反射鏡(未圖示)可直接安裝或通過一 器件如伸長板連接于X軸方向的滑臺面7上，而另一些器件如二次 或三次諧波晶體及后反鏡同時安裝在Y軸方向的滑臺面7上。另， 為了避免在Y軸方向的運動中可能遇到的干涉的情況發(fā)生，各晶體 及后反鏡組成晶體架組件8通過組件安裝板9固定于滑臺面7上。
微動開關(guān)12通過孩i動開關(guān)支架13安裝于X軸安裝板2上，用 于信號檢測。
電機1通電啟動后自動向微動開關(guān)12方向移動，碰撞后停止， 加入運動信號后，其適過聯(lián)軸器3帶動行程螺桿4轉(zhuǎn)動，繼而帶動滑 臺面7在滑條5上面移動，以使四次諧波光學(xué)器件的工作位置發(fā)生平 移。
上述實施例一的直線移動型是對深紫外激光經(jīng)過的非線性晶體 和鏡片釆用各自獨立線位移結(jié)構(gòu)。其中激光器的一個鏡片，如45度 反射鏡，安裝在X軸方向的滑臺面7?；_面7與兩滑條5組成一套 直線位移導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)中心有行程螺桿4進行驅(qū)動，頂部安裝有 電機l實現(xiàn)自動控制。而激光器的一個非線性晶體及另一個鏡片，如 后反鏡，同時安裝至Y軸方向行程的滑臺面7上，且此滑臺面7通 過聯(lián)接支架11連接X軸方向行程的滑臺面7，構(gòu)成一套十字位移滑 臺的結(jié)構(gòu)。同樣使用行程螺桿及電機，進行自動控制。
實施例二整體才莫塊直線移動型
激光器在激光產(chǎn)生過程中，先經(jīng)過二倍頻晶體倍頻產(chǎn)生綠激光， 綠激光再經(jīng)四倍頻非線性晶體產(chǎn)生紫外激光，如圖3所示，本發(fā)明包 括產(chǎn)生二次諧波激光的綠激光出光^:莫塊17,產(chǎn)生四次諧波的深紫外
激光出光才莫塊15，還包括電機30。本發(fā)明將深紫外激光出光部分單 獨制作成一個模塊，而綠激光出光部分形成另一模塊。在綠激光出光 模塊17的出光口處架裝一個十字位移導(dǎo)軌31,并將深紫外激光出光 模塊15的連接處加開導(dǎo)軌滑槽，同時輔以電機30自動控制，通過控 制十字方向的兩個步進電機，實現(xiàn)其膜層的直線位移。中型XZ平移 臺組件14安裝于深紫外出光組件15外部，同時帶動底板16以及反 射鏡組件18。本實施例中，綠光出光模塊17位置固定不動，整體模 塊直線移動裝置帶動深紫外出光模塊移動。
原理如圖4所示此方案在深紫外出光^^莫塊15中的45度反射鏡 與反射鏡組件18中的鏡片共同移動，當(dāng)變換至A、 B、 C三個不同位 置時，最終的出光線路完全不發(fā)生改變。兩個鏡片相互進行了出光的 補償，并且相對前一種方案可以減少一個移動部件。
實施例三單獨器件旋轉(zhuǎn)移動型
如圖5所示電才幾19通過聯(lián)軸器20帶動蝸桿軸21，蝸桿軸21
與蝸輪鏡圏22共同構(gòu)成了一對傳動副。
鏡片24放置于蝸輪鏡圈22中，鏡片壓圏23進行安裝固定。
安裝時鏡片24正中部分需偏于光路一定距離，通過鏡片24的轉(zhuǎn)
動，其深紫外膜層旋轉(zhuǎn)變換工作位置，達到整個光學(xué)器件使用壽命的 目的。
該實施方式為單獨器件旋轉(zhuǎn)移動型對深紫外激光經(jīng)過的各器件 采用各自獨立旋轉(zhuǎn)位移結(jié)構(gòu)。以45度鏡舉全例來說，其鏡片24安裝 至一個環(huán)形壓套(蝸輪鏡圏22)結(jié)構(gòu)中。其壓套(蝸輪鏡圏22)的 外環(huán)面加工成蝸輪形式，通過步進電機19帶動蝸桿軸21驅(qū)動蝸輪形 式的壓套(蝸輪鏡圏22)實現(xiàn)鏡片24的轉(zhuǎn)動。同時鏡片24需偏于 光路一定位置以保i正可移動點的增加。
權(quán)利要求
1.一種四次諧波紫外激光器，包括至少一非線性晶體、至少一鏡片，非線性晶體和鏡片上鍍有膜層，其特征在于包括移動裝置，當(dāng)激光器的激光光路通過非線性晶體或鏡片時，對非線性晶體或鏡片上一個位置的膜層破壞時，移動裝置可移動非線性晶體或鏡片，使非線性晶體或鏡片變換位置對準(zhǔn)激光光路。
2. 如權(quán)利要求1所述的四次諧波紫外激光器，其特征在于所 述移動裝置包括分別設(shè)于X軸和Y軸方向的滑臺面、行程螺桿、聯(lián) 軸器和電機，滑臺面的導(dǎo)向部分包括滑條和滑條安裝板，非線性晶體 或鏡片分別安裝在X軸方向或Y軸方向的滑臺面上，行程螺桿安裝 在滑臺面上，聯(lián)軸器安裝在行程螺桿的外部，電機安裝在行程螺桿的 頂部。
3. 如權(quán)利要求2所述的四次諧波紫外激光器，其特征在于所 述移動裝置還包括聯(lián)接支架，分別與X軸方向和Y軸方向的滑臺面 安裝連接。
4. 如權(quán)利要求1或3所述的四次諧波紫外激光器，其特征在于 所述移動裝置還包括一微動開關(guān)，微動開關(guān)通過微動開關(guān)支架安裝于 X軸安裝板上。
5. 如權(quán)利要求1所述的四次諧波紫外激光器，其特征在于激 光器包括深紫外激光出光模塊和綠激光出光模塊，所述移動裝置包括 在綠激光出光模塊的出光口處架裝一個導(dǎo)軌，并將深紫外模塊的連接 處加開導(dǎo)軌滑槽。
6. 如權(quán)利要求5所述的四次諧波紫外激光器，其特征在于所 述導(dǎo)軌為十字位移導(dǎo)軌，同時在十字方向分別與電才凡相連。
7. 如權(quán)利要求1所述的四次諧波紫外激光器，其特征在于所 述移動裝置包括聯(lián)軸器、蝸桿軸和蝸輪壓套，非線性晶體或鏡片安裝 在蝸輪壓套中，蝸輪壓套與蝸桿軸嚙合，蝸桿軸通過聯(lián)軸器安裝在電 機上。
8. 如權(quán)利要求7所述的提高壽命的方法，其特征在于所述蝸 輪壓套內(nèi)還設(shè)有鏡片壓圈，壓緊鏡片于蝸輪壓套內(nèi)。
9. 如權(quán)利要求2或6或8所述的四次諧波紫外激光器，其特征 在于所述電機為步進電機。
全文摘要
本發(fā)明揭露一種四次諧波紫外激光器，包括至少一非線性晶體、至少一鏡片，非線性晶體和鏡片上鍍有膜層，包括移動裝置，當(dāng)激光器的激光光路通過非線性晶體或鏡片時，對非線性晶體或鏡片上一個位置的膜層破壞時，移動裝置可移動非線性晶體或鏡片，使非線性晶體或鏡片變換位置對準(zhǔn)激光光路。本發(fā)明通過設(shè)計幾種小型精密的位移或旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，改變深紫外光束光斑在膜層上的工作位置。同時由光束大小劃分出可移動數(shù)目，依次進行移動。由此合理全面地利用整個晶體及鏡片上可用膜層當(dāng)一個位置的膜層破壞了之后可以在光學(xué)精度允許的范圍內(nèi)自動移動至另一個可使用的位置，可使四次諧波紫外激光器壽命可以呈幾何數(shù)列的倍數(shù)增加。
文檔編號H01S3/109GK101197488SQ20061015726
公開日2008年6月11日 申請日期2006年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月4日
發(fā)明者吳教強, 周宇超, 君 李, 鄭珺輝, 艷 陳, 馬淑貞, 高云峰 申請人:深圳市大族激光科技股份有限公司