一种被动调q激光器的制造方法_2

文档序号:8682882阅读:来源:国知局
于室温。
[0039] 本实施方式还公开一种本实用新型所述的被动调Q激光器的激光产生方法,包括 步骤;累浦系统发出累浦光到激光头,由激光头产生红外脉冲激光,再经过非线性晶体产生 单一波长的激光;在累浦系统发出累浦光后,所述驱动源控制非线性晶体的温度稳定在其 匹配的范围。
[0040] 非线性晶体一般采用两种方式进行匹配。一种是温度匹配,一般折射率随温度有 明显变化的非线性晶体适合于温度匹配,温度匹配对温度的控制的要求非常严格,一般精 度要小于+/-〇. 1摄氏度,并且很多晶体的匹配温度较高,超过150摄氏度,需要精度较高的 温控炉,增加了成本。相比之下另一种非线性晶体匹配方式,即角度匹配较为方便,该种匹 配方式是先设置好非线性晶体的使用温度,然后根据该个温度进行匹配角计算,最后按照 该个匹配角对晶体进行切割,切割出来的晶体只有在之前设置的那个温度下使用,效率才 能最高,该种方式匹配的晶体在工作时使用比较方便,对温度的控制精度要求也没有那么 高,因此系统较为简单。
[0041] 但是现有技术中常规的角度匹配方式,一般晶体的相位匹配角都采用匹配室温 (本申请所称室温是指室内温度,根据地域环境不同存在差异一般是指25°C)的切割方式, 该种方式会有不足之处:
[0042] 首先,匹配室温切割方式得到的角度匹配非线性晶体在工作时会需要双向的温度 控制,即在夏天使用时需要制冷,冬天使用时需要加热,极大增加了系统的复杂性。
[0043] 其次,由于激光通过非线性晶体时和没有激光通过非线性晶体时,该晶体的温度 有较大的变化,需要较长的温度平衡时间,导致首脉冲序列的能量不足,使加工效果不稳 定。假设匹配温度为25°C时其接受温度为+/-rc,只有在该个温度范围内,其倍频的效率 才比较高,如温度不在此范围则倍频效率会下降,出激光的时候激光穿过非线性晶体部分 的温度会急剧上升,例如上升至40°c,在不出激光的时候其温度又会迅速降低至25°C,该 时出激光和不出激光时温度差的比较大,因此在不出激光到出激光的一瞬间需要一段的温 度平衡时间,该段时间会导致首脉冲序列能量不足,响应速度慢,使加工效果不稳定,且要 在短时间内平衡温差,造成控制电路复杂,推高成本。而本实用新型采用高温角度匹配方式 则解决了上述问题,例如,假设采用高温角度匹配(W50°C匹配为例)的非线性晶体,该非 线性晶体的切割角为(0 =90° 0 = 10.9° ),其接受温度为+/-rc,则出激光时为51°C, 不出激光的时候为49°C,避免了室温匹配情况下,从室温25°C上升到工作温度50°C所需要 的温度平衡时间并且接近非线性晶体的最佳工作温度,因此采用高温匹配时其出激光和不 出激光的状态相差较小,可W让非线性晶体更快进入最佳工作温度,使得响应速度明显加 快,且调温范围小,也有利于简化控制电路,降低成本。最后,由于能够充分利用了激光通过 非线性晶体时产生的能量来提高非线性晶体的温度,因此,采用高温角度匹配的方式还能 够进一步降低能耗。
[0044] 实施例二
[0045] 如图1-3所示,本实施方式采用高温角度匹配非线性晶体9的被动调Q激光器,包 括累浦系统1,与累浦系统1依次光禪合的准直镜6、聚焦镜7、谐振腔8,所述谐振腔8从聚 焦镜7 -侧起,依次包括光禪合的反射镜81、增益组件82、被动调Q晶体83和输出镜84 ; 所述输出镜84出光面依次禪合有非线性晶体9和扩束镜5,非线性晶体9匹配的温度大于 室温。具体来说,所述非线性晶体9匹配的温度大于25°C,小于等于150°C。优选的,非线 性晶体9匹配的温度大于等于40°C,小于等于60°C。比如45°C、48°C、52°C、55°C、57°C等。 更优的选择,非线性晶体9匹配的温度等于50度。
[0046]所述准直镜6、聚焦镜7、谐振腔8集成在同一壳体4内,并与累浦系统1分离;所 述累浦系统1包括累浦源12,给累浦源12供电并提供制冷、为非线性晶体9提供温度控制 的驱动源11 ;所述累浦源12通过传能光纤2与所述准直镜6光禪合。
[0047]对于紫外光激光来说,本实施方式的增益组件82可W采用各项同性、高上能级寿 命和高储能材质的第一增益晶体821和采用具备偏振特性材质的第二增益晶体822光禪合 组成,所述非线性晶体9从输出镜84 -侧起,依次包括二倍频晶体91和=倍频晶体92。
[0048]所述反射镜81、输出镜84中至少一个为凹面镜。具体来说,反射镜81和输出镜84 构成的谐振腔8为稳定腔,反射镜81为凹面镜,输出镜84为平面镜;或者,反射镜81为平 面镜输出镜84为凹面镜;或者,反射镜81为凹面镜,输出镜84为凹面镜;或者,反射镜81 由第一增益晶体821的左端面锻膜代替,输出镜84为凹面镜,具体参见图4-7所示。
[0049] 对于绿光激光来说,本实施方式增益组件82仅用单增益的第一增益晶体821,所 述非线性晶体9为二倍频晶体91 ;所述反射镜81、输出镜84中至少一个为凹面镜。具体来 说,反射镜81和输出镜84构成的谐振腔8为稳定腔,反射镜81为凹面镜,输出镜84为平 面镜;或者,反射镜81为平面镜输出镜84为凹面镜;或者,反射镜81为凹面镜,输出镜84 为凹面镜;或者,反射镜81由第一增益晶体821的左端面锻膜代替,输出镜84为凹面镜。 [0化0] 参见图8,为了使得绿光激光器的结构更为紧凑,所述反射镜81采用凹面镜,所述 被动调Q晶体83出光面一端锻有半反半透膜86,形成所述输出镜84,所述第一增益晶体 821、被动调Q晶体83、二倍频晶体91采用透明胶材胶合或利用分子键合的方式固定。 [0化1] 实施例S
[0化2] 如图2所示,本实施方式公开绿光激光器包括累浦系统1、传能光纤2、激光器壳体 4,激光器壳体4内设有准直镜6、聚焦镜7、反射镜81、第一增益晶体821、被动调Q晶体83、 输出镜84和二倍频晶体91,壳体4外固定有扩束镜5,其中累浦系统1由驱动源11和累浦 源12组成,驱动源11为累浦源12供电,累浦源12发出累浦光,经过传能光纤2,经过准直 镜6和聚焦镜7后对第一增益晶体821进行累浦,第一增益晶体821产生粒子数反转,发生 自发福射,在反射镜81和输出镜84组成的谐振腔8的反馈作用下,产生受激福射,在被动 调Q晶体83的作用下产生红外脉冲激光,激光由输出镜84输出,红外脉冲激光通过二倍频 晶体91产生绿光激光输出,输出的激光经过扩束镜5进行准直,扩束镜5锻有具有对红外 光高反,对绿光增透的膜系,最终输出单一波长的绿光激光。
[005引累浦系统1的体积为293mmxl95mmx95mm,内部安装驱动源11和累浦源12驱动 源11具有一路电压自适应的恒流输出,和两路温控输出,分别为累浦源12提供电能,为累 浦源12提供制冷,为二倍频晶体91提供精确的温度控制,累浦源12的输出功率为30W,在 温度为25°C时,其中屯、波长为808皿,累浦源12输出的累浦光通过一条长度为2. 5m,巧径 400um,数值孔径为0. 22的传能光纤2传输到激光器壳体4内部,激光器壳体4的体积为 48mmx48mmxl70mm,光纤用金属链甲作为保护套,保护套的直径为7mm,累浦光经过准直镜6 和聚焦镜7聚焦到第一增益晶体821中,对第一增益晶体821进行累浦,反射镜81的曲率 半径为5000mm,锻有808nm高透和1064nm高反的膜系,被动调Q晶体83为化;YAG晶体,其 小信号透过率为83%,输出镜84的透过率为25%,二倍频晶体91采用临界相位匹配方式 的LBO晶体,切割角为(0 = 90。0 = 11. 2。),当累浦源12输出的累浦功率为25W时, 此时输出的红外基频光功率为9. 11W,经过二倍频晶体91后得到3. 3W的绿光激光输出,经 过扩束镜5后,滤掉剩余的红外基频光,得到了发散角为1. 2mrad,功率为3. 15W的绿光激光 输出。如无特殊说明,本实施方式的工作原理,各部件的参数适用于W下实施例的所有绿光 激光器。
[0054] 本实施方式采用被动调Q设计,降低了激光器的成本,具有更好的稳定性。采用累 浦系统1与激光器壳体4采用分离式设计,累浦系统1与激光器壳体4用大于50cm的传能 光纤2相连接,并且将激光器壳体4的体积小于80x80x430mm3,其横截面积小于80x80mm2, 长度小于430mm3,使激光器的体积更小巧,结构更紧凑,方便客户安装使用。
[0055] 实施例四
[0化6] 如图3所示,本实施方式公开的紫外光激光器包括;累浦系统1、传能光纤2、激光 器壳体4 ;激光器壳体4内集成有准直镜6,聚焦镜7,反射镜81,第一增益晶体821,第二增 益晶体822,被动调Q晶体83,输出镜84,二倍频晶体91、=倍频晶体92,W及集成在壳体4 外的扩束镜5。
[0057] 累浦系统1由驱动源11和累浦源12组成,驱动源
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