半導(dǎo)體側(cè)泵浦腔內(nèi)倍頻紫外激光器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種半導(dǎo)體側(cè)泵浦腔內(nèi)倍頻紫外激光器，包括折疊諧振腔、Q開關(guān)、半導(dǎo)體側(cè)泵浦模塊、和頻晶體、波片、倍頻晶體，所述折疊諧振腔由前端反射鏡、折疊反射鏡以及后端反射鏡構(gòu)成，所述Q開關(guān)靠近前端反射鏡放置，所述半導(dǎo)體側(cè)泵浦模塊靠近Q開關(guān)放置，倍頻晶體靠近后端反射鏡放置，波片靠近倍頻晶體放置，和頻晶體靠近波片放置。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、功率高、穩(wěn)定性高。
【專利說明】半導(dǎo)體側(cè)泵浦腔內(nèi)倍頻紫外激光器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種激光設(shè)備，特別涉及一種半導(dǎo)體側(cè)泵浦腔內(nèi)倍頻紫外激光器。
【背景技術(shù)】
[0002]紫外激光器的輸出波長短，材料作用力強(qiáng)，分辨率高，聚焦點(diǎn)可小到幾個(gè)微米數(shù)量級(jí)，已經(jīng)在半導(dǎo)體領(lǐng)域，材料精細(xì)加工，紫外固化等外固化等領(lǐng)域有了廣泛的應(yīng)用。但由于紫外激光涉及復(fù)雜的二次倍頻技術(shù)以及由此引起的光轉(zhuǎn)換效率問題和穩(wěn)定性問題，人們利用各種方法和技術(shù)來實(shí)現(xiàn)紫外激光器。主要采用的技術(shù)有:腔外倍頻與腔內(nèi)倍頻方式。兩種方式各有優(yōu)缺點(diǎn):腔外倍頻技術(shù)穩(wěn)定性稍好，但轉(zhuǎn)換效率低；腔內(nèi)倍頻剛反之。腔外倍頻是將高功率的脈沖紅外激光能過一個(gè)聚焦系統(tǒng)通過非線性晶體實(shí)現(xiàn)頻率轉(zhuǎn)換。這種方法要求聚焦點(diǎn)光斑尺寸小，因此晶體比較容易損壞，對(duì)晶體鍍膜的要求高。需在一定試用時(shí)間后進(jìn)行換位置從而實(shí)現(xiàn)晶體的長時(shí)間可靠工作。此技術(shù)對(duì)晶休的控制有非常嚴(yán)格的要求，整個(gè)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，這大大增加了激光器成本。腔內(nèi)倍頻方式通過插入一個(gè)鍍有多波長的鏡片或和頻晶體一端以布儒斯特角切割將紫外激光導(dǎo)出腔外。傳統(tǒng)的倍頻晶體的非線性系數(shù)小，為了獲得高的倍頻轉(zhuǎn)化需較長的晶體導(dǎo)致溫寬窄及較差的光束質(zhì)量從而影響了紫外激光器的品質(zhì)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題，在于提供一種半導(dǎo)體側(cè)泵浦腔內(nèi)倍頻紫外激光器，結(jié)構(gòu)簡單、功率高、穩(wěn)定性高。
[0004]本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種半導(dǎo)體側(cè)泵浦腔內(nèi)倍頻紫外激光器，包括折疊諧振腔、Q開關(guān)、半導(dǎo)體側(cè)泵浦模塊、和頻晶體、波片、倍頻晶體，所述折疊諧振腔由前端反射鏡、折疊反射鏡以及后端反射鏡構(gòu)成，所述Q開關(guān)靠近前端反射鏡放置，所述半導(dǎo)體側(cè)泵浦模塊靠近Q開關(guān)放置，倍頻晶體靠近后端反射鏡放置，波片靠近倍頻晶體放置，和頻晶體靠近波片放置。
[0005]進(jìn)一步的，所述前端反射鏡與折疊反射鏡之間呈有夾角，所述后端反射鏡與折疊反射鏡之間呈有夾角，且所述前端反射鏡與所述后端反射鏡位于折疊反射鏡的同側(cè)。
[0006]進(jìn)一步的，所述前端反射鏡與折疊反射鏡之間的夾角< 8°，所述后端反射鏡與折疊反射鏡之間的夾角<8°。
[0007]進(jìn)一步的，所述前端反射鏡與折疊反射鏡鍍1064nm基頻光全反膜，所述后端反射鏡鍍1064nm基頻光與532nm倍頻光全反膜。
[0008]進(jìn)一步的，所述半導(dǎo)體側(cè)泵浦模塊為Nd: YV04激光晶體或Nd = YAG激光晶體，且所述Nd:YV04激光晶體或Nd = YAG激光晶體的兩端以布儒斯特角切割。
[0009]進(jìn)一步的，所述倍頻晶體為MgO = PPSLT晶體，且倍頻晶體兩端鍍1064nm基頻光與532nm倍頻光增透膜。
[0010]進(jìn)一步的，所述波片相對(duì)基頻光為全波片、倍頻光為1/2波片，實(shí)現(xiàn)倍頻光從P偏振光轉(zhuǎn)換成S偏振光。
[0011]進(jìn)一步的,所述和頻晶體采用LBO晶體II類匹配方式,和頻晶體的一端鍍1064nm基頻光與532nm倍頻光增透膜，晶體一端以布儒斯特角切割。
[0012]進(jìn)一步的，所述Q開關(guān)為聲光Q開關(guān)或電光Q開關(guān)。
[0013]本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn):本實(shí)用新型的半導(dǎo)體側(cè)泵浦腔內(nèi)倍頻紫外激光器采用折疊諧振腔結(jié)構(gòu)并使用波片，使腔內(nèi)振蕩的P偏振1064nm基頻光通過倍頻晶體能過準(zhǔn)相位匹配的方式產(chǎn)生同偏振方向的532nm倍頻光，基頻光與倍頻光通過波片后，基頻光偏振不變，倍頻光偏振方向旋轉(zhuǎn)90度成S偏振。P偏振基頻光與S偏振倍頻光通過和頻晶體II類匹配方式產(chǎn)生偏振的355nm紫外激光,355nm紫外激光通過一端以布儒斯特角切割的和頻晶體導(dǎo)出腔外。整體結(jié)構(gòu)簡單、功率高、穩(wěn)定性高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]下面參照附圖結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。
[0015]圖1為本實(shí)用新型半導(dǎo)體側(cè)泵浦腔內(nèi)倍頻紫外激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]如圖1所示，本實(shí)用新型的半導(dǎo)體側(cè)泵浦腔內(nèi)倍頻紫外激光器，包括折疊諧振腔、Q開關(guān)2、半導(dǎo)體側(cè)泵浦模塊3、和頻晶體4、波片5、倍頻晶體6，所述折疊諧振腔由前端反射鏡11、折疊反射鏡12以及后端反射鏡13構(gòu)成，所述Q開關(guān)2靠近前端反射鏡11放置，所述半導(dǎo)體側(cè)泵浦模塊3靠近Q開關(guān)2放置，倍頻晶體4靠近后端反射鏡13放置，波片5靠近倍頻晶體6放置，和頻晶體4靠近波片5放置。
[0017]所述前端反射鏡11與折疊反射鏡12之間呈有夾角，其中該夾角以< 8°為宜，所述后端反射鏡13與折疊反射鏡12之間呈有夾角，其中該夾角以< 8°為宜，且所述前端反射鏡11與所述后端反射鏡13位于折疊反射鏡12的同側(cè)。所述前端反射鏡11與折疊反射鏡12鍍1064nm基頻光全反膜，所述后端反射鏡13鍍1064nm基頻光與532nm倍頻光全反膜。
[0018]所述半導(dǎo)體側(cè)泵浦模塊3為Nd: YV04激光晶體或Nd: YAG激光晶體，且所述Nd:YV04激光晶體或Nd = YAG激光晶體的兩端以布儒斯特角切割。布儒斯特角θρ =Arctan (n2/nl)，η2和nl為基頻光相對(duì)于所述激光晶體和空氣的折射率。當(dāng)選用兩端以布儒斯特角切割的Nd = YAG激光晶體做為半導(dǎo)體側(cè)泵浦模塊3時(shí)，Nd = YAG激光晶體的Nd3+濃度為1%，Nd:YAG激光晶體的直徑為1.6mm，長度為63.5mm。
[0019]所述倍頻晶體6為準(zhǔn)相位匹配晶體per1dically poled structure innearly-stoich1metric MgO-doped LiTa03 (MgO: PPSLT)晶體，且倍頻晶體 6 兩端鍛1064nm基頻光與532nm倍頻光增透膜。倍頻晶體6的極化周期為8微米，厚度為1mm，寬為2mm,由于該倍頻晶體6大的非線性系數(shù)為d33 = 13.8pm/v (大于LBO晶體10倍)，長度選用2mm，相位匹配最佳溫度在40°C左右，工作溫寬為10°C。
[0020]所述波片5相對(duì)基頻光為全波片、倍頻光為1/2波片，波片放置角度為光軸與P偏振方向成45度，實(shí)現(xiàn)倍頻光從P偏振光轉(zhuǎn)換成S偏振光。
[0021]所述和頻晶體4采用LBO晶體，匹配方式為II類匹配方式,和頻晶體的一端鍍1064nm基頻光與532nm倍頻光增透膜，晶體一端以布儒斯特角切割，布儒斯特角θρ =Arctan(n2/nl),n2和nl為基頻光相對(duì)于和頻晶體和空氣的折射率。
[0022]所述Q開關(guān)2為聲光Q開關(guān)或電光Q開關(guān)，具體米用聲光Q開關(guān)還是電光Q開關(guān)取決于應(yīng)用。
[0023]另外，本實(shí)用新型中的半導(dǎo)體側(cè)泵浦模塊可以通過傳導(dǎo)水冷方式工作，倍頻晶體與合頻晶體通過半導(dǎo)體制冷片方式雙向精確控溫。精度在0.02以內(nèi)。
[0024]本實(shí)用新型的半導(dǎo)體側(cè)泵浦腔內(nèi)倍頻紫外激光器的工作原理:采用折疊諧振腔結(jié)構(gòu)并使用波片，使腔內(nèi)振蕩的P偏振1064nm基頻光A通過倍頻晶體6能過準(zhǔn)相位匹配的方式產(chǎn)生同偏振方向的532nm倍頻光B，基頻光A與倍頻光B通過波片5后，基頻光A偏振不變，倍頻光B偏振方向旋轉(zhuǎn)90度成S偏振。P偏振基頻光A與S偏振倍頻光B通過和頻晶體4的II類匹配方式產(chǎn)生偏振的355nm紫外激光C,355nm紫外激光C通過一端以布儒斯特角切割的和頻晶體導(dǎo)出腔外。整體結(jié)構(gòu)簡單、功率高、穩(wěn)定性高。
[0025]雖然以上描述了本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】，但是熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，我們所描述的具體的實(shí)施例只是說明性的，而不是用于對(duì)本實(shí)用新型的范圍的限定，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在依照本實(shí)用新型的精神所作的等效的修飾以及變化，都應(yīng)當(dāng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求所保護(hù)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體側(cè)泵浦腔內(nèi)倍頻紫外激光器，其特征在于:包括折疊諧振腔、Q開關(guān)、半導(dǎo)體側(cè)泵浦模塊、和頻晶體、波片、倍頻晶體，所述折疊諧振腔由前端反射鏡、折疊反射鏡以及后端反射鏡構(gòu)成，所述Q開關(guān)靠近前端反射鏡放置，所述半導(dǎo)體側(cè)泵浦模塊靠近Q開關(guān)放置，倍頻晶體靠近后端反射鏡放置，波片靠近倍頻晶體放置，和頻晶體靠近波片放置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體側(cè)泵浦腔內(nèi)倍頻紫外激光器，其特征在于:所述前端反射鏡與折疊反射鏡之間呈有夾角，所述后端反射鏡與折疊反射鏡之間呈有夾角，且所述前端反射鏡與所述后端反射鏡位于折疊反射鏡的同側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體側(cè)泵浦腔內(nèi)倍頻紫外激光器，其特征在于:所述前端反射鏡與折疊反射鏡之間的夾角<8°，所述后端反射鏡與折疊反射鏡之間的夾角<8°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體側(cè)泵浦腔內(nèi)倍頻紫外激光器，其特征在于:所述前端反射鏡與折疊反射鏡鍍1064nm基頻光全反膜，所述后端反射鏡鍍1064nm基頻光與532nm倍頻光全反膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體側(cè)泵浦腔內(nèi)倍頻紫外激光器，其特征在于:所述半導(dǎo)體側(cè)泵浦模塊為Nd: YV04激光晶體或Nd: YAG激光晶體，且所述Nd: YV04激光晶體或Nd: YAG激光晶體的兩端以布儒斯特角切割。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體側(cè)泵浦腔內(nèi)倍頻紫外激光器，其特征在于:所述倍頻晶體為MgO = PPSLT晶體，且倍頻晶體兩端鍍1064nm基頻光與532nm倍頻光增透膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體側(cè)泵浦腔內(nèi)倍頻紫外激光器，其特征在于:所述波片相對(duì)基頻光為全波片、倍頻光為1/2波片，實(shí)現(xiàn)倍頻光從P偏振光轉(zhuǎn)換成S偏振光。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體側(cè)泵浦腔內(nèi)倍頻紫外激光器，其特征在于:所述和頻晶體采用LBO晶體II類匹配方式，和頻晶體的一端鍍1064nm基頻光與532nm倍頻光增透膜，晶體一端以布儒斯特角切割。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體側(cè)泵浦腔內(nèi)倍頻紫外激光器，其特征在于:所述Q開關(guān)為聲光Q開關(guān)或電光Q開關(guān)。
【文檔編號(hào)】H01S3/0941GK204167676SQ201420541471
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】劉承勇, 張文昌, 陳新民 申請(qǐng)人:福州紫鳳光電科技有限公司