一種高重頻窄脈寬單模綠光激光器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高重頻窄脈寬單模綠光激光器，包括激光二極管光纖耦合模塊，其特征在于，所述激光二極管光纖耦合模塊輸出端的軸線上依次等軸設有第一平凸鏡、第二平凸鏡、平凸透鏡、YVO4+Nd:YVO4鍵合晶體、偏振片、電光Q、1/4波片、輸出鏡、倍頻晶體和平面分光鏡。本發(fā)明使用了輸出波長為878.6nm的激光二極管光纖耦合模塊，可以降低斯托克斯位移，提高量子效率，使熱透鏡效應下降40％以上，從而使固體激光器獲得更大功率、更好的高光束質(zhì)量；本發(fā)明采用直線型諧振腔，結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定、環(huán)境適應性強裝配方便、更適合實現(xiàn)工業(yè)化的批量生產(chǎn)。
【專利說明】一種高重頻窄脈寬單模綠光激光器
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種激光器，具體是一種高重頻窄脈寬單模綠光激光器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前市場上的大部分端面泵浦的激光器，采用的是808nm輸出的耦合光纖的激光二極管和聲光調(diào)Q系統(tǒng)。808nm激光二極管泵浦Nd:YV04激光晶體只能獲得中、小功率的激光輸出。隨著微精細加工等先進制造技術(shù)對激光功率及峰值功率、光束質(zhì)量的要求越來越高，傳統(tǒng)的808nm半導體激光泵浦固體激光器已由于激光晶體熱透鏡效應嚴重而表現(xiàn)出激光泵浦效率和光束質(zhì)量已經(jīng)很難滿足微精細加工的要求。
[0003]與808nm半導體激光泵浦Nd:YV04晶體相比，878.6nm激光二極管泵浦Nd:YV04激光晶體可以降低斯托克斯位移，提高量子效率，使熱透鏡效應下降40%以上，從而使固體激光器獲得更大輸出功率及更好的高光束質(zhì)量。
[0004]與Nd:YV04晶體相比，YV04+Nd:YV04鍵合晶體由于純YV04幾乎沒有熱透鏡效應，所以采用YV04+Nd:YV04鍵合晶體可以得到更高的功率輸出及更好的光束質(zhì)量。
[0005]目前市場上的大部分端面泵浦的激光器，采用的是聲光Q系統(tǒng)，由于聲光Q是通過將光束進行偏轉(zhuǎn)的原理進行鎖光，并且從鎖光狀態(tài)切換到放光狀態(tài)通常需要30ns以上的時間，很難在高重頻率條件下獲得脈寬< 1ns的激光。而電光Q，由于普克爾斯效應，使往返通過晶體的線偏振光的振動方向改變η/2，使諧振腔不能產(chǎn)生震蕩，鎖光性能相對聲光Q更好，而且電光Q從鎖光狀態(tài)切換到放光狀態(tài)只需要數(shù)個ns的時間，因此更容易獲得脈寬更窄、峰值功率更高的激光束。在一般采用聲光調(diào)Q的激光諧振腔中往往采用折疊腔的方式，增加聲光調(diào)Q的衍射能力，從而增加激光諧振腔的鎖光能力。但采用折疊腔后，諧振腔的損耗增多，因此采用直線型諧振腔配合電光Q的鎖光能力，可以得到更好的轉(zhuǎn)換效率及峰值功率。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種高重復頻率、脈寬窄、光束質(zhì)量好、轉(zhuǎn)換效率高且諧振腔為直線型平凸腔的高重頻窄脈寬單模綠光激光器，以解決上述【背景技術(shù)】中提出的問題。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0008]—種高重頻窄脈寬單模綠光激光器，包括激光二極管光纖稱合模塊，所述激光二極管光纖耦合模塊輸出端的軸線上依次等軸設有第一平凸鏡、第二平凸鏡、平凸透鏡、YV04+Nd:YV04鍵合晶體、偏振片、電光Q、1/4波片、輸出鏡、倍頻晶體和平面分光鏡，所述激光二極管光纖耦合模塊輸出的激光波長為878.6nm，所述第一平凸透鏡和第二平凸透鏡組成光學準直和聚焦系統(tǒng)，所述平凸透鏡、YV04+Nd:YV04鍵合晶體、偏振片、電光調(diào)Q、l/4波片和輸出鏡組成的直線型激光諧振腔；
[0009]所述高重頻窄脈寬單模綠光激光器的工作步驟如下:
[0010](I)所述激光二極管光纖耦合模塊的輸出端位于光學準直和聚焦系統(tǒng)的前焦點，激光二極管光纖耦合模塊發(fā)出的發(fā)散泵浦光經(jīng)過第一平凸透鏡后被準直為平行光，平行光經(jīng)過第二平凸鏡進行聚焦；
[0011](2)所述第二平凸鏡聚焦后的激光經(jīng)過平凸透鏡后被聚焦到Y(jié)V04+Nd:YV04鍵合晶體的中心，使得YV04+Nd:YV04鍵合晶體輸出波長為1064nm的紅外基頻光；所述紅外基頻光通過電光Q轉(zhuǎn)變成高重頻窄脈寬的1064nm紅外基頻光通過輸出鏡輸出；
[0012](3)所述高重頻窄脈寬的1064nm紅外基頻光經(jīng)直線型激光諧振腔輸出后直接進入倍頻晶體進行倍頻；通過倍頻晶體后的混合激光包括未倍頻的波長為1064nm紅外基頻光和波長為532nm綠激光，所述混合激光通過平面分光鏡將波長為1064nm的基頻光反射掉，實現(xiàn)波長為532nm純綠激光的輸出。
[0013]作為本發(fā)明進一步的方案:所述倍頻晶體采用臨界相位匹配的LBO晶體或者KTP晶體。
[0014]作為本發(fā)明再進一步的方案:所述YV04+Nd:YV04鍵合晶體中Nd:YV04的摻雜濃度小于0.5at% ο
[0015]作為本發(fā)明再進一步的方案:所述激光二極管光纖耦合模塊、YV04+Nd:YV04鍵合晶體及倍頻晶體均采用高精度熱電致冷片進行溫度控制，控溫精度為+/-0.1°C。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0017](I)本發(fā)明使用了輸出波長為878.6nm的激光二極管光纖耦合模塊，與通常使用的輸出的808nm波長的激光二極管相比，878.6nm激光泵浦Nd:YV04激光晶體可以降低斯托克斯位移，提高量子效率，使熱透鏡效應下降40%以上，從而使固體激光器獲得更大功率、更好的高光束質(zhì)量。
[0018](2)本發(fā)明使用了 YV04+Nd:YV04 鍵合晶體，與 Nd:YV04 晶體相比，YV04+Nd:YV04鍵合晶體由于純YV04幾乎沒有熱透鏡效應，所以采用YV04+Nd:YV04鍵合晶體可以得到更高的功率輸出及更好的光束質(zhì)量。
[0019](3)本發(fā)明使用了直線型諧振腔配合高重頻的電光Q系統(tǒng)，泵浦光到基頻光的轉(zhuǎn)換效率可達到55%以上，最高可以輸出15瓦以上的綠光，頻率可達200KHz以上的單模綠激光，適用于先進工業(yè)加工中的精密加工領域。
[0020](4)本發(fā)明采用直線型諧振腔，結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定、環(huán)境適應性強裝配方便、更適合實現(xiàn)工業(yè)化的批量生產(chǎn)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0022]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0023]請參閱圖1，本發(fā)明實施例中，一種高重頻窄脈寬單模綠光激光器，包括激光二極管光纖耦合模塊1，所述激光二極管光纖耦合模塊I輸出端的軸線上依次等軸設有第一平凸鏡2、第二平凸鏡3、平凸透鏡4、YV04+Nd:YV04鍵合晶體5、偏振片6、電光Q7、l/4波片8、輸出鏡9、倍頻晶體10和平面分光鏡11，所述激光二極管光纖耦合模塊I輸出的激光波長為878.6nm，所述倍頻晶體10采用臨界相位匹配的LBO晶體或者KTP晶體，所述第一平凸透鏡2和第二平凸透鏡3組成光學準直和聚焦系統(tǒng)，所述平凸透鏡4、YV04+Nd:YV04鍵合晶體5、偏振片6、電光調(diào)Q7、l/4波片8和輸出鏡9組成的直線型激光諧振腔；
[0024]所述高重頻窄脈寬單模綠光激光器的工作步驟如下:
[0025](I)所述激光二極管光纖耦合模塊I的輸出端位于光學準直和聚焦系統(tǒng)的前焦點，激光二極管光纖耦合模塊I發(fā)出的發(fā)散泵浦光經(jīng)過第一平凸透鏡2后被準直為平行光，平行光經(jīng)過第二平凸鏡3進行聚焦，激光二極管光纖耦合模塊采用高精度熱電致冷片進行溫度控制，控溫精度為+/-ο.rc ；
[0026](2)所述第二平凸鏡3聚焦后的激光經(jīng)過平凸透鏡4后被聚焦到Y(jié)V04+Nd:YV04鍵合晶體5的中心，所述YV04+Nd:YV04鍵合晶體5中Nd:YV04的摻雜濃度小于0.5&七％，使得YV04+Nd:YV04鍵合晶體5輸出波長為1064nm的紅外基頻光；所述紅外基頻光通過電光Q7轉(zhuǎn)變成高重頻窄脈寬的1064nm紅外基頻光通過輸出鏡9，所述YV04+Nd:YV04鍵合晶體采用高精度熱電致冷片進行溫度控制，控溫精度為+/-ο.rc ；
[0027](3)激光經(jīng)直線型激光諧振腔輸出后直接進入倍頻晶體10進行倍頻；通過倍頻晶體10后的混合激光包括未倍頻的紅外波長為1064nm基頻光和波長為532nm綠激光，所述混合激光通過平面分光鏡11將波長為1064nm的基頻光反射掉，實現(xiàn)波長為532nm純綠激光的輸出，所述倍頻晶體10采用高精度熱電致冷片進行溫度控制，控溫精度為+/-0.1°C。
[0028]對于本領域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應將權(quán)利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權(quán)利要求。
[0029]此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術(shù)人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當組合，形成本領域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。
【權(quán)利要求】
1.一種高重頻窄脈寬單模綠光激光器，包括激光二極管光纖耦合模塊，其特征在于，所述激光二極管光纖耦合模塊輸出端的軸線上依次等軸設有第一平凸鏡、第二平凸鏡、平凸透鏡、YV04+Nd:YV04鍵合晶體、偏振片、電光Q、l/4波片、輸出鏡、倍頻晶體和平面分光鏡，所述激光二極管光纖耦合模塊輸出的激光波長為878.6nm，所述第一平凸透鏡和第二平凸透鏡組成光學準直和聚焦系統(tǒng)，所述平凸透鏡、YV04+Nd:YV04鍵合晶體、偏振片、電光調(diào)Q、1/4波片和輸出鏡組成的直線型激光諧振腔； 所述高重頻窄脈寬單模綠光激光器的工作步驟如下: (1)所述激光二極管光纖耦合模塊的輸出端位于光學準直和聚焦系統(tǒng)的前焦點，激光二極管光纖耦合模塊發(fā)出的發(fā)散泵浦光經(jīng)過第一平凸透鏡后被準直為平行光，平行光經(jīng)過第二平凸鏡進行聚焦； (2)所述第二平凸鏡聚焦后的激光經(jīng)過平凸透鏡后被聚焦到Y(jié)V04+Nd:YV04鍵合晶體的中心，使得YV04+Nd:YV04鍵合晶體輸出波長為1064nm的紅外基頻光；所述紅外基頻光通過電光Q轉(zhuǎn)變成高重頻窄脈寬的1064nm紅外基頻光通過輸出鏡輸出； (3)所述高重頻窄脈寬的1064nm紅外基頻光經(jīng)直線型激光諧振腔輸出后直接進入倍頻晶體進行倍頻；通過倍頻晶體后的混合激光包括未倍頻的波長為1064nm紅外基頻光和波長為532nm綠激光，所述混合激光通過平面分光鏡將波長為1064nm的基頻光反射掉，實現(xiàn)波長為532nm純綠激光的輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高重頻窄脈寬單模綠光激光器，其特征在于，所述激光二極管光纖耦合模塊、YV04+Nd:YV04鍵合晶體及倍頻晶體均采用高精度熱電致冷片進行溫度控制，控溫精度為+/-0.1°C。
【文檔編號】H01S3/0941GK104253375SQ201410295146
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月26日
【發(fā)明者】沈宏華, 張堅發(fā), 周世平, 柯順琦 申請人:銳萊特精密光電技術(shù)無錫有限公司