专利名称：单端面泵浦三倍频固体激光器的利记博彩app
单端面泵浦三倍频固体激光器技术领城本发明涉及一种固体激光器，更具体涉及一种特别适用于产生紫外激光的 单端面泵浦三倍频固体激光器。背景技术：
近几年来，国际上激光精细加工发展极为迅速，其市场产值超过激光标记， 已成为仅次于激光切割与焊接的主要激光产业，而短波长的紫外激光由于具有 高分辨率和高吸收等特点，已经成为激光精细加工的重要发展方向，在目前广 泛发展的液晶显示、硅晶元、柔性电路制版等行业中对加工精度的要求越来越 高。紫外激光正可以利用自身优势在这些行业中发挥作用。目前广泛采用的紫外激光器以侧面泵浦方式居多。侧面泵浦与端面泵浦比较各有优缺。端面泵浦相对侧面泵浦而言显著优点在于光斑模式好，脉冲宽 度小，光转换效率高，重复频率选择余地大。这些优点对于精细加工行业而言 都很重要的,，所以，发展端面泵浦紫外激光器势在必行。
发明内容为了解决现有技术中紫外激光器多采用侧面泵浦方式，其光斑模式差、光 转换效率低等技术问题，本发明提出了一种可用于产生紫外激光的单端面泵浦 三倍频固体激光器。本发明解决现有技术中紫外激光器多采用侧面泵浦方式，其光斑模式差， 光转换效率低等技术问题所采用的技术方案是提供一种单端面泵浦三倍频固 体激光器，该固体激光器包括谐振腔、设置在谐振腔内部的增益介质以及Q 开关，其中谐振腔为包括两个端镜和至少一个转折镜的折叠谐振腔，该固体激 光器进 一 步包括设置在至少 一 个转折镜中 一转折镜外侧垂直增益介质的端面 进行泵浦以产生在谐振腔内振荡的基波光的 一 泵浦光源系统；设置在谐振腔内 的用于对基波光中的一部分进行倍频以产生二次谐波光的二倍频非线性晶体 设置在谐振腔内的用于对基波光的剩余部分和二次谐波光进行和频以产生三次 谐波光的三倍频非线性晶体；用于将三次谐波光导出谐振腔的光输出元件根据本发明一优选实施例，谐振腔为包括第一和第二端镜以及一个转折繞 的V形谐振腔。根据本发明一优选实施例，二倍频非线性晶体、三倍频非线性晶体以及光输出元件设置在第一端镜和转折镜之间，增益介质以及Q开关设置在第二端镜 和转折镜之间。根据本发明 一优选实施例，谐振腔为包括第 一和第二端镜以及第 一和第二 转折镜的Z形谐振腔。根椐本发明一优选实施例，二倍频非线性晶体、三倍频非线性晶体以及光 输出元件设置在第 一端镜和第 一转折镜之间，增益介质设置在第 一转折镜和第 二转折镜之间，Q开关设置在第二转折镜和第二端镜之间。根据本发明一优选实施例，泵浦光源系统包括泵浦光源、对泵浦光源聚焦 的聚焦耦合系统以及将泵浦光源导引到聚焦耦合系统的传输介质.，根据本发明 一优选实施例，聚焦耦合系统为复合透镜组.根据本发明一优选实施例，光输出元件是以反射方式将三次谐波先导出谐 振腔的插入式镜片。根据本发明一优选实施例，插入式镜片进一步将二次谐波光的剩余部分反 射出谐振腔，固体激光器进一步包括对导出谐振腔的二次谐波光和三次谐波光 进行分光的分光元件以及用于阻挡二次谐波光的挡光元件。根据本发明 一优选实施例，光输出元件是以透射方式将三次谐波光导出谐 振腔的转折镜。根据本发明一优选实施例，转折镜片进一步将二次谐波光的剩余部分透射 出谐振腔，固体激光器进一步包括对导出谐振腔的二次谐波光和三次谐波先进 行分光的分光元件以及用于阻挡二次谐波光的挡光元件.根据本发明一优选实施例，固体激光器进一步包括与谐振腔的端镜形成容纳 二倍频非线性晶体和三倍频非线性晶体的二次谐波子谐振腔的插入式镜片根据本发明 一优选实施例，三倍频非线性晶体设置在谐振腔的粗光腰位旦通过采用上述结构，通过采用单端面泵浦以及二倍频，三倍频均在腔内完 成的方式使得产生的三次谐波激光的光斑模式好，光-光转换效率高，此外. 本发明的谐振腔结构简单，调节方便，稳定性好，易工业化生产，
图1是本发明的单端面泵浦三倍频固体激光器第一实施例的结构示意图
图2是本发明的单端面泵浦三倍频固体激光器第二实施例的结构示意图 图3是本发明的单端面泵浦三倍频固体激光器第三实施例的结构示意图 图4是本发明的单端面泵浦三倍频固体激光器第四实施例的结构示意图 图5是本发明的单端面泵浦三倍频固体激光器第五实施例的结构示意图 图6是本发明的单端面泵浦三倍频固体激光器第六实施例的结构示意图 图7是本发明的单端面泵浦三倍频固体激光器第七实施例的结构示意闺 图8是本发明的单端面泵浦三倍频固体激光器第八实施例的结构示意图 图9是本发明的单端面泵浦三倍频固体激光器第九实施例的结构示意问.具体实施方式下面结合附图和实施例以波长335nm的紫外激光器为例对本发明的单端面 泵浦三倍频激光器进行详细说明，但本领域技术人员显而易见本发明同祥适用 于产生其他波长的激光。在上述附图中利用相同的附图标记表示基本相同的元件。如图1所示，图1是本发明的单端面泵浦三倍频激光器第一实施例的结构 示意图。在本实施例中，端镜6、 12和转折镜4、 8组成激光器的谐振腔,，转折 镜4、 8分别设置在谐振腔的拐角点，由此形成四镜片式Z形谐振腔,.由泵浦光 源1、传输介质2 (例如，光纤)和聚焦耦合系统3所组成的泵浦光源系统设置 在转折镜4外侧。泵浦光源1所产生的泵浦光经传输介质2传导到聚焦耦合系 统3,由聚焦耦合系统3聚焦后经转折镜4耦合到谐振腔内，并垂直于设置于转 折镜4和8之间的增益介质7的端面进行泵浦。增益介质7产生1.06 y m的红 外光，该红外光作为基波光在谐振腔内振荡，并由Q开关5进行调制.在优选 实施例中，聚焦耦合系统3采用复合透镜组，转折镜4上同时镀有泵浦光增透 膜和基波光反射膜。基波光经过设置在转折镜8和端镜12之间的二倍频非线性晶体11, 二倍频 非线性晶体11对基波光中的一部分进行倍频，产生二次谐波先。二次谐波先和 基波光的剩余部分经端镜12全反射后原路返回，并经过三倍频非线性晶体i()， 经三倍频非线性晶体IO的非线性效应和频，产生三次谐波光。基波光、二次谐 波光和三次谐波光入射到光输出元件9上。在本实施例中，光输出元件9为插 入式镜片。基波光经镜片9透射后在谐振腔内振荡。二次谐波光的剩余扭分， 三次谐波光经镜片9反射，从谐振腔中导出，再经过分光元件13进行分光,，二 次谐波光透过分光元件13入射到挡光元件14上,.三次谐波光经分光元件13反 射输出，作为本发明单端面泵浦三倍频固体激光器的输出光。如图2所示，图2是本发明的单端面泵浦三倍频激光器第二实施例的结构 示意图。在本实施例中的固体激光器与图1所示的固体激光器的区别之处在f: 泵浦光源1所产生的泵浦光经聚焦耦合系统3聚焦后经远离Q开关5的转斩链 8耦合到谐振腔内并垂直增益介质7的端面进行泵浦。如图3所示，图3是本发明的单端面泵浦三倍频激光器第三实施例的纟i构 示意图。在本实施例中的固体激光器与图2所示的固体激光器的区别之处在干 在本实施例中取消了转折镜4,形成三镜片式V形谐振腔，此时Q开关5和增 益介质7设置在端镜6和转折镜8之间。如图4所示，图4是本发明的单端面泵浦三倍频激光器第四实施例的结构 示意图。在本实施例中的固体激光器与图1所示的固体激光器的区别之处在于 在本实施例中取消了转折镜8,形成三镜片式V形谐振腔。如图5所示，图5是本发明的单端面泵浦三倍频激光器第五实施例的结构 示意图。在本实施例中，基波光在谐振腔内振荡，经过二倍频非线性晶体11产 生二次谐波光，二次谐波光和基波光通过三倍频非线性晶体10,经三倍频非线 性晶体IO的非线性效应和频，产生三次谐波光。基波光、二次谐波光、二次谐 波光经过端镜12全反射后原路返回，在插入式镜片16处进行分光。插/、式4/ 片16与上述实施例的插入式镜片9的不同之处在于三次谐波光经插入式镜片 16反射，从谐振腔导出。二次谐波光和基波光透过插入式镜片16,继续在谐抓 腔中传输并入射到另一插入式镜片15, 二次谐波光在插入式镜片15处发生全反 射，在由端镜12和插入式镜片15构成的二次谐波子谐振腔中来回振荡.基波 光透过插入式镜片15,在谐振腔中振荡。由于存在二次谐波光的子腔，对二次 谐波光利用率大大增加，使得输出三次谐波光功率大大增加。如图6所示，图6是本发明的单端面泵浦三倍频激光器第六实施例的结构 示意图。在本实施例中的固体激光器与图5所示的固体激光器的区别之处在于: 泵浦光源1所产生的泵浦光经聚焦耦合系统3聚焦后经远离Q开关5的转折镜8耦合到谐振腔内并对增益介质7进行泵浦。
如图7所示，图7是本发明的单端面泵浦三倍频激光器第七实施例的结构 示意图。在本实施例中的固体激光器与图6所示的固体激光器的区别之处在干 在本实施例中取消了转折镜4,形成三镜片式V形谐振腔。如图8所示，图8是本发明的单端面泵浦三倍频激光器第八实施例的结构 示意图。在本实施例中的固体激光器与图5所示的固体激光器的区别之处在于 在本实施例中取消了转折镜8,形成三镜片式V形谐振腔。如图9所示，图9是本发明的单端面泵浦三倍频激光器第九实施例的结构 示意图。在本实施例中的固体激光器与图1所示的固体激光器的区别之处在于 基波光、二次谐波光、三次谐波光在转折镜8处进行分光。基波光在转折锐8 处反射，在谐振腔内继续振荡。二次谐波光和三次谐波光经转折镜透射.从谐 振腔中导出，再经过分光元件13的分光。二次谐波光透过分光元件13入射到 挡光元件14上。三次谐波光经分光元件13反射输出，作为本发明单端面^l浦 三倍频固体激光器的输出光。通过实验显示，利用如图1 -图9所示方案可以获得波长为355nm的功率 大于3W的三次谐波紫外输出，整套系统光-光转换效率大于！()％.蔽得的 355nm激光模式为TEM00模.，长期测试功率稳定性好。在上述实施例中，仅对本发明进行了示范性描述，但是本领域技术人^在 不脱离本发明所保护的范围和精神的情况下，可根据不同的实际需要设计出各 种实施方式。例如，根据实际需要，在本发明的固体激光器中增益介质可采 用Nd: YV04 、 Nd: YAG、 Nd: YLF、 Nd: GDV04、 Yb: YAG或者En YAG 等Q开关可采用声光开关、电光开关或者饱和激收型被动Q开关；二倍频4 线性晶体可以采用I类LBO、 I类BBO或者I类CLBO;三倍频非线性晶体为 i类LBO、 1类BBO、 I类CLBO、 II类LBO、 II类BBO或者1类(、LB(X 谐振腔也可以根据实际需要采用小角度折叠腔结构、45°角折叠腔结构、布鲁浙 特角折叠腔结构或其他角度折叠腔结构。此外，在谐振腔内还可能加入小孔光 阑、波片、偏振片、透镜、棱镜等光学组件。
权利要求
1. 一种单端面泵浦三倍频固体激光器，所述固体激光器包括谐振腔、设置在所述谐振腔内部的增益介质以及Q开关，其特征在于谐振腔为包括两个端镜和至少一个转折镜的折叠谐振腔，所述固体激光器进一步包括设置在所述至少一个转折镜中一转折镜外侧垂直所述增益介质的端面进行泵浦以产生在所述谐振腔内振荡的基波光的一泵浦光源系统；设置在所述谐振腔内的用于对所述基波光中的一部分进行倍频以产生二次谐波光的二倍频非线性晶体；设置在所述谐振腔内的用于对所述基波光的剩余部分和所述二次谐波光进行和频以产生三次谐波光的三倍频非线性晶体；用于将所述三次谐波光导出所述谐振腔的光输出元件。
2. 根据权利要求1所述的固体激光器，其特^正在于所述谐振腔为包括第 一和第二端镜以及一个转折镜的V形谐振腔。
3. 根据权利要求2所述的固体激光器，其特征在于.所述二倍频非线性品 体、所述三倍频非线性晶体以及所述光输出元件设置在所述第一端镜和所迷转 折镜之间，所述增益介质以及所述Q开关设置在所述第二端镜和所述转折镜之 间。'
4. 根据权利要求1所述的固体激光器，其特征在于所述谐振腔为包括第 一和第二端镜以及第一和第二转折镜的z形谐振腔。
5. 根据权利要求4所述的固体激光器，其特征在于所述二倍频非线性晶 体、所述三倍频非线性晶体以及所述光输出元件设置在所述第一端镜和所述第 一转折镜之间，所述增益介质设置在所述第一转折镜和所述第二转折镜之间， 所述Q开关设置在所述第二转折镜和所述第二端镜之间。
6. 根据权利要求1所述的固体激光器，其特征在于所述泵浦光源系统包 括泵浦光源、对所述泵浦光源聚焦的聚焦耦合系统以及将所述泵浦光源导引到 所述聚焦耦合系统的传输介质。
7. 根据权利要求6所迷的固体激光器，其特征在于所述聚焦耦合系统为 复合透镜组。
8. 根据权利要求1所述的固体激光器，其特征在于所述光输出元件是以 反射方式将所述三次谐波光导出所述谐振腔的插入式镜片。
9. 根据权利要求8所述的固体激光器，其特征在于所述插入式镜片进一 步将所述二次谐波光的剩余部分反射出所述谐振腔，所述固体激光器进一歩包 括对导出所述谐振腔的二次谐波光和三次谐波光进行分光的分光元件以及用于 阻挡二次谐波光的挡光元件。
10. 根据权利要求1所述的固体激光器，其特征在于所述光输出元件是 以透射方式将所述三次谐波光导出所述谐振腔的转折镜。
11. 根据权利要求IO所述的固体激光器，其特征在于所述转折镜片进一 步将所述二次谐波光的剩余部分透射出所述谐振腔，所述固体激光器进一歩包 括对导出所述谐振腔的二次谐波光和三次谐波光进行分光的分光元件以及用于 阻挡二次谐波光的挡光元件。
12. 根据权利要求1所述的固体激光器，其特征在于所述固体激光器进 一步包括与所述谐振腔的端镜形成容纳所述二倍频非线性晶体和所述三倍频非 线性晶体的二次谐波子谐振腔的插入式镜片。
13. 根据权利要求1所述的固体激光器，其特征在于所述三倍频非线性 晶体设置在所述谐振腔的粗光腰位置。
全文摘要
本发明涉及一种单端面泵浦三倍频固体激光器，其包括由两个端镜和至少一个转折镜组成的折叠谐振腔；设置在谐振腔内部的增益介质以及Q开关；设置在一转折镜外侧垂直于增益介质的端面进行泵浦以产生在谐振腔内振荡的基波光的一泵浦光源系统；设置在谐振腔内的用于对基波光中的一部分进行倍频以产生二次谐波光的二倍频非线性晶体；设置在谐振腔内的用于对基波光的剩余部分和二次谐波光进行和频以产生三次谐波光的三倍频非线性晶体；用于将三次谐波光导出谐振腔的光输出元件。通过采用单端面泵浦以及二倍频，三倍频均在腔内完成的方式使得产生的三次谐波激光的光斑模式好，光-光转换效率高。此外，本发明的谐振腔结构简单，调节方便，稳定性好，易工业化生产。
文档编号H01S3/081GK101212117SQ200610157790
公开日2008年7月2日 申请日期2006年12月26日 优先权日2006年12月26日
发明者路绪鹏, 陈莉英, 马淑贞, 高云峰 申请人:深圳市大族激光科技股份有限公司