采用n型腔的高功率低噪聲紫外激光器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種全固態(tài)紫外激光器，特別涉及一種采用N型腔的高功率低噪 聲紫外激光器。
【背景技術(shù)】
[0002] 紫外激光器的輸出波長(zhǎng)短、能量集中、分辨率高，聚集點(diǎn)可小到幾個(gè)微米數(shù)量級(jí)， 在精密材料微加工、太陽(yáng)能光伏、快速成型等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。激光器的噪聲特性是 衡量激光器性能的重要指標(biāo)之一。激光器的噪聲低，意味著激光器輸出功率穩(wěn)定性好，這在 彩色印刷、分析儀器以及科學(xué)實(shí)驗(yàn)等很多實(shí)際應(yīng)用中都有嚴(yán)格的要求。同時(shí)，對(duì)激光器自 身來說，噪聲低意味著激光輸出光強(qiáng)沒有瞬間的尖峰出現(xiàn)，不會(huì)對(duì)腔內(nèi)光學(xué)元件(如激光晶 體、倍頻晶體、介質(zhì)膜系、調(diào)制元件等）造成損傷，從而延長(zhǎng)激光器的工作壽命。
[0003] 在激光器內(nèi)獲得355nm紫外激光的倍頻技術(shù)可以分為兩種，包括腔外倍頻和腔內(nèi) 倍頻。腔外倍頻是將高功率紅外激光(如l〇64nm和914nm)通過非線性光學(xué)晶體實(shí)現(xiàn)頻率 轉(zhuǎn)換，其特點(diǎn)在于聚焦點(diǎn)光斑尺寸要求小，晶體比較容易損壞，對(duì)晶體鍍膜要求高，對(duì)紫外 激光器的壽命產(chǎn)生了極大的影響，若是高功率的紫外激光器，就需要在一定的使用時(shí)間后 改變激光晶體的位置來實(shí)現(xiàn)換點(diǎn)功能，才能保證激光器的長(zhǎng)時(shí)間可靠工作，整個(gè)系統(tǒng)裝置 較多，配備復(fù)雜，而且需要使用高精密的檢測(cè)和判別裝置。
[0004] 腔內(nèi)倍頻效率高，而且激光到達(dá)三倍頻非線性光學(xué)晶體處的光斑比較大，在相同 晶體條件下，不僅延長(zhǎng)了激光晶體的使用壽命，而且對(duì)晶體鍍膜要求低很多。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本實(shí)用新型的目的是提供一種采用N型腔的高功率低噪聲紫外激光器，其在激光 諧振腔內(nèi)插入全波片，利用縱模選擇的方法，抑制除中心頻率外盡可能多的縱模，同時(shí)通 過調(diào)節(jié)腔長(zhǎng)、控制頻率等手段，使激光器的縱模數(shù)量、振幅、頻率保持相對(duì)穩(wěn)定，從而獲得 355nm紫外激光器的低噪聲運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0006] 本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：采用N型腔的高功率低噪聲紫外激光器， 其特征在于：半導(dǎo)體二極管作為激光泵浦源，半導(dǎo)體二極管輸出波長(zhǎng)為808nm，半導(dǎo)體二極 管后面的輸出端依次布置非球面透鏡A和非球面透鏡B，非球面透鏡B后面的輸出端布 置平面鏡A，平面鏡A后面的輸出端銜接兩部分結(jié)構(gòu)，一個(gè)銜接Q開關(guān)，另一個(gè)銜接激光晶 體；Q開關(guān)后面的輸出端布置平面鏡B，激光晶體后面依次銜接全波片和平面鏡C，平面鏡 C銜接三倍頻非線性光學(xué)晶體，三倍頻非線性光學(xué)晶體再依次銜接二倍頻非線性光學(xué)晶體 和平面鏡D。
[0007] 所述的平面鏡A的靠近泵浦源一側(cè)鍍有808nm的增透膜，另一側(cè)鍍有808nm的增 透膜和1064nm的高反膜；Q開關(guān)、激光晶體和全波片的兩面均鍍有1064nm的增透膜；平面 鏡B的內(nèi)側(cè)鍍有1064nm的高反膜，平面鏡C和平面鏡D的內(nèi)側(cè)均鍍有1064nm和532nm的 高反膜。
[0008] 所述的二倍頻非線性光學(xué)晶體兩面均鍍有1064nm和532nm的增透膜。
[0009] 所述的二倍頻非線性光學(xué)晶體可采用臨界相位匹配或非臨界相位匹配，可以采用 雙折射相位匹配或周期極化材料的準(zhǔn)相位匹配，周期極化晶體可為PPLN、MgO:PPLN、PPSLT、 PPLT、PPKTP中的一種。
[0010] 所述的二倍頻非線性光學(xué)晶體的類型可選自LBO、KTP。
[0011] 所述的三倍頻非線性光學(xué)晶體可采用臨界相位匹配或非臨界相位匹配，根據(jù)具體 的諧振腔參數(shù)，二倍頻非線性倍頻晶體的工作溫度和切割方向、大小和尺寸有不同的變化， 所述三倍頻非線性光學(xué)晶體的類型可選自LBO、BBO、BIBO、CLBO、PPLN、MgO:PPLN、PPSLT、 PPLT、PPKTP中的一種，所述三倍頻非線性光學(xué)晶體的形狀以長(zhǎng)方體為主，也可以是其他形 狀。
[0012] 本實(shí)用新型的積極效果是其具有激光器輸出的噪聲低，紫外激光功率穩(wěn)定、轉(zhuǎn)換 效率高、光束質(zhì)量好、穩(wěn)定性優(yōu)越以及光譜線寬窄等特點(diǎn)。
【附圖說明】
[0013] 圖1為本實(shí)用新型的布置結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明：如圖1所示，采用N型腔的高功率低噪 聲紫外激光器，其特征在于：半導(dǎo)體二極管1作為激光泵浦源，半導(dǎo)體二極管1輸出波長(zhǎng)為 808nm，半導(dǎo)體二極管1后面的輸出端依次布置非球面透鏡A2和非球面透鏡B3,非球面 透鏡B3后面的輸出端布置平面鏡A4,平面鏡A4后面的輸出端銜接兩部分結(jié)構(gòu)，一個(gè)銜 接Q開關(guān)5,另一個(gè)銜接激光晶體7 ;Q開關(guān)5后面的輸出端布置平面鏡B6,激光晶體7后 面依次銜接全波片8和平面鏡C9,平面鏡C9銜接三倍頻非線性光學(xué)晶體10,三倍頻非線 性光學(xué)晶體10再依次銜接二倍頻非線性光學(xué)晶體11和平面鏡D12。
[0015] 所述的平面鏡A4的靠近泵浦源一側(cè)鍍有808nm的增透膜，另一側(cè)鍍有808nm的 增透膜和l〇64nm的高反膜；Q開關(guān)5、激光晶體7和全波片8的兩面均鍍有1064nm的增 透膜；平面鏡B6的內(nèi)側(cè)鍍有1064nm的高反膜，平面鏡C9和平面鏡D12的內(nèi)側(cè)均鍍有 1064nm和532nm的高反膜。
[0016] 所述的二倍頻非線性光學(xué)晶體11兩面均鍍有1064nm和532nm的增透膜。
[0017] 所述的二倍頻非線性光學(xué)晶體11可采用臨界相位匹配或非臨界相位匹配，可以 采用雙折射相位匹配或周期極化材料的準(zhǔn)相位匹配，周期極化晶體可為PPLN、MgO:PPLN、 PPSLT、PPLT、PPKTP中的一種。
[0018] 所述的二倍頻非線性光學(xué)晶體11的類型可選自LBO、KTP。
[0019] 所述的三倍頻非線性光學(xué)晶體10可采用臨界相位匹配或非臨界相位匹配，根據(jù) 具體的諧振腔參數(shù)，二倍頻非線性倍頻晶體的工作溫度和切割方向、大小和尺寸有不同的 變化，所述三倍頻非線性光學(xué)晶體的類型可選自LBO、BBO、BIBO、CLBO、PPLN、MgO:PPLN、 PPSLT、PPLT、PPKTP等中的一種，所述三倍頻非線性光學(xué)晶體的形狀以長(zhǎng)方體為主，也可以 是其他形狀。
[0020] 半導(dǎo)體二極管單端泵浦355nm紫外激光器，包括用半導(dǎo)體二極管1做的激光泵浦 源和激光晶體7,半導(dǎo)體二極管1為輸出波長(zhǎng)808nm的半導(dǎo)體二極管泵浦，半導(dǎo)體二極管I的輸出端依次布置有非球面透鏡A2和非球面透鏡B3,非球面透鏡B3的輸出端布置平面 鏡A4,平面鏡A4的輸出端銜接兩部分結(jié)構(gòu)，其一銜接Q開關(guān)5,Q開關(guān)5的輸出端布置平 面鏡B6 ;其二銜接激光晶體7,激光晶體7依次銜接全波片8和平面鏡C9,平面鏡C9銜 接三倍頻非線性光學(xué)晶體10,三倍頻非線性光學(xué)晶體10依次銜接二倍頻非線性光學(xué)晶體 11和平面鏡D12;半導(dǎo)體二極管1輸出808nm泵浦光經(jīng)過由非球面透鏡A2和非球面透鏡 B3組成的非球面光學(xué)準(zhǔn)直系統(tǒng)以及平面鏡A4耦合到激光晶體7內(nèi)，產(chǎn)生的1064nm激光 經(jīng)過由平面鏡A4、平面鏡B6、平面鏡C9和平面鏡D12構(gòu)成的諧振腔內(nèi)振蕩并由Q開關(guān) 5進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制的1064nm基頻光兩次經(jīng)過二倍頻非線性光學(xué)晶體11將1064nm基頻光轉(zhuǎn) 換為532nm倍頻光，未二次倍頻轉(zhuǎn)換的剩余1064nm基頻光與532nm倍頻光經(jīng)過三倍頻非線 性光學(xué)晶體10進(jìn)行和頻，得到的355nm紫外脈沖激光從三倍頻非線性光學(xué)晶體10布儒斯 特角切割的一面輸出。
[0021] 根據(jù)上述技術(shù)方案，構(gòu)建了半導(dǎo)體二極管單端泵浦355nm紫外激光器裝 置，在抽運(yùn)光功率為30W時(shí)，在不同頻率調(diào)制下激光器的輸出功率，當(dāng)調(diào)制頻率f=30kHz時(shí)，激光器輸出功率大于5W，泵浦光到355nm紫外激光的轉(zhuǎn)換效率約為17%，如此 高的轉(zhuǎn)換效率已接近理論值。在此泵浦功率下，在20kHz時(shí)，激光脈沖寬度為12ns。在激 光功率為5W時(shí)，用光束質(zhì)量分析儀測(cè)得測(cè)得光束質(zhì)量分子M2<L3。該激光器運(yùn)行8小時(shí)的 穩(wěn)定性度曲線可以看出穩(wěn)定度小于3%，RMS〈1%。從結(jié)果可以看出，紫外激光器具有轉(zhuǎn)換效 率高、光束質(zhì)量好、運(yùn)行穩(wěn)定、低噪聲等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于紫外激光應(yīng)用領(lǐng)域。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 采用N型腔的高功率低噪聲紫外激光器，其特征在于：半導(dǎo)體二極管作為激光泵浦 源，半導(dǎo)體二極管輸出波長(zhǎng)為808nm，半導(dǎo)體二極管后面的輸出端依次布置非球面透鏡A 和非球面透鏡B，非球面透鏡B后面的輸出端布置平面鏡A，平面鏡A后面的輸出端銜接 兩部分結(jié)構(gòu)，一個(gè)銜接Q開關(guān)，另一個(gè)銜接激光晶體；Q開關(guān)后面的輸出端布置平面鏡B，激 光晶體后面依次銜接全波片和平面鏡C，平面鏡C銜接三倍頻非線性光學(xué)晶體，三倍頻非 線性光學(xué)晶體再依次銜接二倍頻非線性光學(xué)晶體和平面鏡D。2. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的采用N型腔的高功率低噪聲紫外激光器，其特征在于所述 的平面鏡A的靠近泵浦源一側(cè)鍍有808nm的增透膜，另一側(cè)鍍有808nm的增透膜和1064nm 的高反膜；Q開關(guān)、激光晶體和全波片的兩面均鍍有l(wèi)〇64nm的增透膜；平面鏡B的內(nèi)側(cè)鍍 有1064nm的高反膜，平面鏡C和平面鏡D的內(nèi)側(cè)均鍍有1064nm和532nm的高反膜。3. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的采用N型腔的高功率低噪聲紫外激光器，其特征在于所述 的二倍頻非線性光學(xué)晶體兩面均鍍有l(wèi)〇64nm和532nm的增透膜。4. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的采用N型腔的高功率低噪聲紫外激光器，其特征在于所述 的二倍頻非線性光學(xué)晶體可采用臨界相位匹配或非臨界相位匹配，可以采用雙折射相位匹 配或周期極化材料的準(zhǔn)相位匹配，周期極化晶體可為PPLN、MgO:PPLN、PPSLT、PPLT、PPKTP 中的一種。5. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的采用N型腔的高功率低噪聲紫外激光器，其特征在于所述 的二倍頻非線性光學(xué)晶體的類型可選自LBO、KTP。6. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的采用N型腔的高功率低噪聲紫外激光器，其特征在于所 述的三倍頻非線性光學(xué)晶體可采用臨界相位匹配或非臨界相位匹配，根據(jù)具體的諧振腔參 數(shù)，二倍頻非線性倍頻晶體的工作溫度和切割方向、大小和尺寸有不同的變化，所述三倍頻 非線性光學(xué)晶體的類型可選自 LBO、BBO、BIBO、CLBO、PPLN、MgO:PPLN、PPSLT、PPLT、PPKTP 中的一種，所述三倍頻非線性光學(xué)晶體的形狀為長(zhǎng)方體。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種采用N型腔的高功率低噪聲紫外激光器，其特征在于：半導(dǎo)體二極管作為激光泵浦源，半導(dǎo)體二極管輸出波長(zhǎng)為808nm，半導(dǎo)體二極管后面的輸出端依次布置非球面透鏡A和非球面透鏡B，非球面透鏡B后面的輸出端布置平面鏡A，平面鏡A后面的輸出端銜接兩部分結(jié)構(gòu)，一個(gè)銜接Q開關(guān)，另一個(gè)銜接激光晶體；其在激光諧振腔內(nèi)插入全波片，利用縱模選擇的方法，抑制除中心頻率外盡可能多的縱模，同時(shí)通過調(diào)節(jié)腔長(zhǎng)、控制頻率等手段，使激光器的縱模數(shù)量、振幅、頻率保持相對(duì)穩(wěn)定，從而獲得355nm紫外激光器的低噪聲運(yùn)轉(zhuǎn)。
【IPC分類】H01S3/0941, H01S3/109
【公開號(hào)】CN204696443
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520309884
【發(fā)明人】趙嶺, 鄭權(quán), 姚矣, 梁慧, 鄧巖, 王禹凝
【申請(qǐng)人】長(zhǎng)春新產(chǎn)業(yè)光電技術(shù)有限公司
【公開日】2015年10月7日
【申請(qǐng)日】2015年5月14日