一种266nm脉冲固体激光器的制作方法

1.本发明涉及固体激光器技术领域，特别涉及一种266nm脉冲固体激光器。


背景技术：

2.266nm激光波长短、单光子能量高，可以实现更小的聚焦光斑，被广泛应用于生物检测、光谱分析、医疗、精密微加工、航空等领域。高能量高重频266nm激光主要通过调q产生脉冲基频1064nm激光，然后经过放大器将基频光放大，再经过连续两次倍频来产生。
3.现有的266nm激光器主要是通过主动调q产生纳秒基频光，然后经过连续两次倍频产生266nm纳秒激光，难以产生皮秒266nm激光；且现有的266nm激光器泵浦源与谐振腔之间会使用泵浦耦合系统，激光器体积较大，结构较复杂；由于四倍频晶体的走离效应，光束质量较差、倍频效率低及使用寿命短。


技术实现要素：

4.鉴于此，有必要提供一种结构紧凑、倍频效率高且使用寿命长的266nm脉冲固体激光器。
5.为解决上述问题，本发明采用下述技术方案：
6.一种266nm脉冲固体激光器，包括：ld泵浦源(1)、四段式键合晶体(2)、聚焦透镜(3)、lbo晶体(4)、准直透镜(5)、分色镜(7)、二维平移台(8)、clb0晶体(9)、高温恒温炉(10)及分光棱镜(11)，所述高温恒温炉(10)设置于所述二维平移台(8)上，所述clbo晶体(9)置于所述高温恒温炉(10)内，其中：
7.所述ld泵浦源(1)发出的808nm激光穿过所述四段式键合晶体(2)，所述四段式键合晶体(2)吸收掉808nm泵浦光后形成粒子数反转，并在所述四段式键合晶体(2)的前后端面的反馈及调制作用下激光振荡输出1064nm皮秒激光，所述1064nm皮秒激光经过所述聚焦透镜(3)后束腰落到所述lbo晶体(4)中并部分转换成532nm皮秒激光，未转换成532nm的残余1064nm激光(6)被所述分色镜(7)反射掉，所述532nm皮秒激光经过所述准直透镜(5)准直并透射所述分色镜(7)进入所述clb0晶体(9)中，所述532nm皮秒激光在所述clb0晶体(9)中部分产生266nm皮秒激光，产生的266nm皮秒激光与未转换成266nm的残余532nm激光一同经过所述分光棱镜(11)分成266nm激光(12)和532nm激光(13)两束激光，最终输出纯净的266nm皮秒激光(12)。
8.在其中一些实施例中，所述ld泵浦源(1)采用单管空间耦合输出，在激光芯片出光口处用光纤对光束整形形成快慢轴方向光束发散角1：1输出。
9.在其中一些实施例中，所述四段式键合晶体(2)为yag/nd:yag/cr
4+
:yag/yag，尺寸为φ3*8mm,其中yag、nd:yag、cr
4+
:yag、yag的直径都为3mm，长度分别为1、4、2、1mm。
10.在其中一些实施例中，所述四段式键合晶体(2)的前端面镀1064nmhr膜，对1064nm的反射率大于99.9％，作为激光谐振腔的前端镜，后端面镀1064nmpr膜，对1064nm的反射率为70∽75％，作为激光谐振腔的输出镜。
11.在其中一些实施例中，所述cr
4+
:yag初始透过率为20％，具有被动调q作用。
12.在其中一些实施例中，所述lbo晶体(4)尺寸为3*3*8mm3，切割角度为theta＝90
°
，phi＝11.2
°
，两端面镀ar@1064&532nm膜。
13.在其中一些实施例中，所述分色镜(7)呈45
°
入射，镀hr@1064nm和ar@532nm膜，对1064nm的反射率大于99.5％，对532nm的透射率大于95％。
14.在其中一些实施例中，所述clb0晶体(9)的长宽高尺寸为7*5*2mm3,切割角度为theta＝62
°
，phi＝45
°
。
15.采用上述技术方案，本发明实现的技术效果如下：
16.本发明提供的266nm脉冲固体激光器，无泵浦耦合系统，体积小、结构简单；采用四段式键合晶体被动调q方式可输出皮秒脉宽基频光，进而可输出皮秒266nm激光；采用聚焦1064nm激光进行二倍频，准直532nm激光进行四倍频方式可提高倍频转换效率；四倍频晶体采用非临界相位匹配高温工作方式大大的提高了266nm激光光束质量，同时也有效的防止了clbo晶体的潮解；四倍频晶体移点设计可有效的延长激光器的寿命。
附图说明
17.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。
18.图1为本发明实施例提供的266nm脉冲固体激光器的结构示意图。
具体实施方式
19.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。
20.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。
21.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。
22.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。
23.请参阅图1，为本发明实施例提供的266nm脉冲固体激光器的结构示意图，包括：ld泵浦源(1)、四段式键合晶体(2)、聚焦透镜(3)、lbo晶体(4)、准直透镜(5)、分色镜(7)、二维平移台(8)、clb0晶体(9)、高温恒温炉(10)及分光棱镜(11)，所述高温恒温炉(10)设置于所述二维平移台(8)上，所述clbo晶体(9)置于所述高温恒温炉(10)内。
24.在其中一些实施例中，所述ld泵浦源(1)采用单管空间耦合输出，在激光芯片出光口处用光纤对光束整形形成快慢轴方向光束发散角1：1输出。
25.可以理解，由于ld泵浦源(1)采用单管空间耦合输出，在激光芯片出光口处用光纤对光束整形形成快慢轴方向光束发散角1：1输出，发散角小，将四段式键合晶体(2)仅靠ld泵浦源(1)出光口，无需泵浦耦合系统即可泵浦产生1064nm皮秒激光。
26.在其中一些实施例中，所述四段式键合晶体(2)为yag/nd:yag/cr4+:yag/yag，尺寸为φ3*8mm,其中yag、nd:yag、cr4+:yag、yag的直径都为3mm，长度分别为1、4、2、1mm。
27.在其中一些实施例中，所述四段式键合晶体(2)的前端面镀1064nmhr膜，对1064nm的反射率大于99.9％，作为激光谐振腔的前端镜，后端面镀1064nmpr膜，对1064nm的反射率为70∽75％，作为激光谐振腔的输出镜。
28.在其中一些实施例中，所述cr
4+
:yag初始透过率为20％，具有被动调q作用。
29.可以理解，激光晶体采用四段式键合设计，四段式键合晶体2最前段和最后段的白yag晶体，可减弱第二段nd:yag晶体中的热透镜效应，降低热应力，保证高功率高光束质量的1064nm基频光输出；此外，四段式键合晶体2的两端面作为激光谐振腔的腔镜，激光器谐振腔腔长短且稳定可靠。
30.在其中一些实施例中，所述lbo晶体(4)尺寸为3*3*8mm3，切割角度为theta＝90
°
，phi＝11.2
°
，两端面镀ar@1064&532nm膜。
31.在其中一些实施例中，所述lbo晶体(4)尺寸为3*3*8mm3，切割角度为theta＝90
°
，phi＝11.2
°
，两端面镀ar@1064&532nm膜。
32.在其中一些实施例中，所述clb0晶体(9)的长宽高尺寸为7*5*2mm3,切割角度为theta＝62
°
，phi＝45
°
。
33.可以理解，lbo晶体(4)二倍频时接受角度大，clb0晶体(9)四倍频时接受角度小，采用聚焦光束进lbo晶体(4)，准直光束进clbo晶体(9)方式可有效提高倍频效率。
34.进一步地，clbo晶体(9)放置在高温恒温炉(10)中，clbo晶体(9)采用高温零走离角相位匹配技术，切割角度为theta62
°
，phi45
°
，基频光和倍频光空间交叠不分离，可实现更高的倍频效率，同时也会使四倍频266nm皮秒激光的光束质量更好。
35.此外，由于clbo晶体(9)单点寿命较短，当clbo晶体(9)单点寿命结束后通过二维平移台(8)沿着clbo晶体9的长度方向对clbo晶体(9)移点，每隔1.5mm移动一个点位，这样可以大大延长激光器的寿命。
36.以下详细说明本实施例提供的266nm脉冲固体激光器的工作方式：
37.所述ld泵浦源(1)发出的808nm激光穿过所述四段式键合晶体(2)，所述四段式键合晶体(2)吸收掉808nm泵浦光后形成粒子数反转，并在所述四段式键合晶体(2)的前后端面的及cr
4+
:yag的调制作用下激光振荡输出1064nm皮秒激光，所述1064nm皮秒激光经过所述聚焦透镜(3)后束腰落到所述lbo晶体(4)中并部分转换成532nm皮秒激光，未转换成532nm的残余1064nm激光(6)被所述分色镜(7)反射掉，所述532nm皮秒激光经过所述准直透镜(5)准直并透射所述分色镜(7)进入所述clb0晶体(9)中，所述532nm皮秒激光在所述clb0晶体(9)中部分产生266nm皮秒激光，产生的266nm皮秒激光与未转换成266nm的残余532nm激光一同经过所述分光棱镜(11)分成266nm激光(12)和532nm激光(13)两束激光，最终输出纯净的266nm皮秒激光(12)。
38.本发明提供的266nm脉冲固体激光器，无泵浦耦合系统，体积小、结构简单；采用四段式键合晶体被动调q方式可输出皮秒脉宽基频光，进而可输出皮秒266nm激光；采用聚焦1064nm激光进行二倍频，准直532nm激光进行四倍频方式可提高倍频转换效率；四倍频晶体采用非临界相位匹配高温工作方式大大的提高了266nm激光光束质量，同时也有效的防止了clbo晶体的潮解；四倍频晶体移点设计可有效的延长激光器的寿命。
39.以上仅为本发明的较佳实施例而已，仅具体描述了本发明的技术原理，这些描述只是为了解释本发明的原理，不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处解释，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进，及本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其他具体实施方式，均应包含在本发明的保护范围之内。