一种激光腔外倍频系统的制作方法

1.本发明属于激光器技术领域，具体涉及一种激光腔外倍频系统。


背景技术：

2.端面泵浦紫外激光器因其波长短，光斑小，峰值功率高等优点被广泛应用于工业、医疗、军事、航空航天、科学研究等领域。由于激光晶体和变频晶体都具有一定的损伤阈值，特别是紫外的变频晶体存在容易被紫外光破坏的特点，在使用过程中激光晶体很容易损坏；被紫外光束破坏的晶体面积只占晶体截面面积的很小一部分，但是仍然需要对激光器进行维修或更换晶体，造成了很大的人力和物力的浪费，使紫外激光器的整体使用寿命短，无法满足长时间稳定运行的要求。
3.请参阅图1及图2示出了传统的倍频装置的原理示意图。在做腔外倍频时，常用晶体串联方式来获得多次倍频后的紫外输出激光。在图1中，以532nm倍频出266nm激光为例说明(也适用于其它波长)，二倍频晶体1输出的激光经过匹配透镜2做光斑大小和发散角大小的整型，波片3对匹配相位进行调整，直接(或通过二向色片4滤去基频光后)进入四倍频晶体8产生266nm输出。四倍频晶体8镀增透膜会使得其使用寿命缩短，而其不镀膜的话，会有反射回来的266nm激光，单光子能量大，甚至有光电激发效应和光镊效应，会对前面器件有损伤且有不共轴杂散光输出；在使用图2的光路系统时(四倍频不镀膜8)，发现二向色片4是损坏最快的器件，即便换成266nm透射532nm反射的二向色片(1064nm可通过其它镜片滤除)，二向色片4依然是寿命最短的器件。分析原因主要是镀膜镜片中在紫外波段做高通膜系的抗损伤能力远高于低通膜系。且垃圾光还是不确定激发出的污染物。如果采用原光路中四倍频前某个器件镀266nm反射膜系的话，反射光很容易打在晶体或是外围金属和非金属夹持件上，依然带来损伤和污染，而进入输出光路的反射光会带来杂散背底，从而影响整机寿命和光束质量。


技术实现要素：

4.鉴于此，有必要针对现有技术存在的缺陷提供一种使用寿命长且光束质量高的激光腔外倍频系统。
5.为解决上述问题，本发明采用下述技术方案：
6.本发明提供了一种激光腔外倍频系统，包括：沿光路传输方向依次设置的二倍频晶体(1)、匹配透镜(2)、第一波片(3)、二向色片(4)、第二波片(5)、偏振分束器(6)及四倍频晶体(8)，以及用于收集所述偏振分束器(6)反射的垃圾光束的四倍频垃圾光收集器(9)；其中：
7.所述二倍频晶体(1)输出的激光光束进入所述匹配透镜(2)，所述匹配透镜(2)对入射的激光光束的光斑大小和发散角大小进行整型，整形后的激光光束再入射进入所述第一波片(3)，所述第一波片(1)对入射的激光光束的匹配相位进行调整，经相位调整后的激光光束由所述二向色片(4)滤去基频光后入射进入所述第二波片(5)，所述第二波片(5)对
入射的激光光束的匹配相位进行调整后透射所述偏振分束器(6)并入射进入所述四倍频晶体(8)，所述四倍频晶体(8)输出部分的激光光束，并对部分的垃圾光束进行反射再经所述偏振分束器(6)反射后由所述并经所述四倍频垃圾光收集器(9)收集。
8.在其中一些实施例中，所述二向色片(4)的材质为紫外石英或氟化钙材质。
9.在其中一些实施例中，所述偏振分束器(6)面向所述四倍频晶体(8)的表面镀有s光高反射率及p光高透过率的膜系。
10.在其中一些实施例中，所述s光高反射率的波长包括但不限于266nm，所述p光高透过率的波长包括但不限于532nm。
11.在其中一些实施例中，所述四倍频垃圾光收集器(9)的材质为镀金或镍的铝材。
12.在其中一些实施例中，还包括设置于所述偏振分束器(6)及四倍频晶体(8)之间的窗口片(7)。
13.本技术采用上述技术方案具备下述效果：
14.本技术提供的激光腔外倍频系统，所述二倍频晶体(1)输出的激光光束进入所述匹配透镜(2)，所述匹配透镜(2)对入射的激光光束的光斑大小和发散角大小进行整型，整形后的激光光束再入射进入所述第一波片(3)，所述第一波片(1)对入射的激光光束的匹配相位进行调整，经相位调整后的激光光束由所述二向色片(4)滤去基频光后入射进入所述第二波片(5)，所述第二波片(5)对入射的激光光束的匹配相位进行调整后透射所述偏振分束器(6)并入射进入所述四倍频晶体(8)，所述四倍频晶体(8)输出部分的激光光束，并对部分的垃圾光束进行反射再经所述偏振分束器(6)反射后由所述并经所述四倍频垃圾光收集器(9)收集，本技术提供的激光腔外倍频系统，可实现对四倍频晶体的出射端面不镀膜，与传统的腔外倍频激光系统相比，稳定性得到了大幅度地改善，实现了减少污染物，控制了移除的新增污染物，提升了整机寿命，清除了不共轴反射光的输出，提高了紫外激光的光束质量，降低了器件的损伤等优点。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为现有技术中一实施方式提供的激光腔外倍频系统的结构图。
17.图2为现有技术中另一实施方式提供的激光腔外倍频系统的结构图。
18.图3为本发明一实施方式提供的激光腔外倍频系统的结构图。
19.其中：二倍频晶体(1)；匹配透镜(2)；波片(3)、4、二向色片(4)、波片(5)、偏振分束片(6)、窗口片(7)；四倍频晶体(8)、四倍频垃圾光收集器(9)。
具体实施方式
20.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
21.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
22.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
23.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
24.请参阅图3，为本技术实施例提供的激光腔外倍频系统的结构示意图，包括：沿光路传输方向依次设置的二倍频晶体(1)、匹配透镜(2)、第一波片(3)、二向色片(4)、第二波片(5)、偏振分束器(6)及四倍频晶体(8)，以及用于收集所述偏振分束器(6)反射的垃圾光束的四倍频垃圾光收集器(9)。
25.上述激光腔外倍频系统的工作方式如下：
26.所述二倍频晶体(1)输出的激光光束进入所述匹配透镜(2)，所述匹配透镜(2)对入射的激光光束的光斑大小和发散角大小进行整型，整形后的激光光束再入射进入所述第一波片(3)，所述第一波片(1)对入射的激光光束的匹配相位进行调整，经相位调整后的激光光束由所述二向色片(4)滤去基频光后入射进入所述第二波片(5)，所述第二波片(5)对入射的激光光束的匹配相位进行调整后透射所述偏振分束器(6)并入射进入所述四倍频晶体(8)，所述四倍频晶体(8)输出部分的激光光束，并对部分的垃圾光束进行反射再经所述偏振分束器(6)反射后由所述并经所述四倍频垃圾光收集器(9)收集。
27.在其中一些实施例中，所述偏振分束器(6)面向所述四倍频晶体(8)的表面镀有s光高反射率及p光高透过率的膜系。
28.具体地，所述s光高反射率的波长为266nm，所述p光高透过率的波长为532nm。可以理解，所述s光高反射率的波长并不限于266nm，所述p光高透过率的波长并不限于532nm，可以根据情况进行调整。
29.在其中一些实施例中，四倍频晶体8的表面不镀膜，避免了由于现有技术中镀增透膜会使得其使用寿命缩短。
30.在其中一些实施例中，所述四倍频垃圾光收集器(9)的材质为镀金或镍的铝材。
31.可以理解，四倍频垃圾光收集器9采用不易产生光电效应的易于散热的材质，如镀金或镍的铝材，并做电极收集带电粒子，通过气路导出激光仓。
32.在其中一些实施例中，还包括设置于所述偏振分束器(6)及四倍频晶体(8)之间的窗口片(7)。
33.可以理解，本发明提供的激光腔外倍频系统，在光路中插入二向色片4，然后以入射角45
°
(或布氏角)入射偏振分束器6，其中，面向四倍频晶体的表面需镀s光高反射率及p光高透射率的膜系，另一个表面不镀膜，由于四倍频晶体8不用镀膜，避免现有技术中采用采用镀膜的方式使得其使用寿命缩短；同时，反射回的垃圾光被四倍频垃圾光收集器9收集，将光镊效应堆积的污染物通过气路流向引导到四倍频垃圾光收集器9，避免了光损伤和
光污染，相对于传统的腔外倍频激光系统，其稳定性得到了大幅度地改善，实现了减少污染物，控制了移除的新增污染物，提升了整机寿命，清除了不共轴反射光的输出，提高了紫外激光的光束质量，降低了器件的损伤等优点。
34.以上仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。