[发明专利]一种大功率紫外激光器

说明书

技术领域

本发明涉及激光发生装置领域，特别涉及紫外光发生装置领域。

背景技术

紫外激光器的产生源于光电子技术的产生以及发展。首先从其原理来说，紫外光波之所以优于红外光波以及可见光波主要是由于：紫外激光可以直接破坏连接物质原子组分的化学键加工物质而不会破坏周围环境。紫外激光器的输出波长短，能量集中，分辨率高，聚焦点可小到几个微米数量级。因此，紫外激光器在精密材料微加工、紫外固化、光刻等领域有广泛的应用前景。半导体二极管泵浦紫外激光器具有光束质量好、功率稳定性好、可靠性高、使用方便、体积小等诸多优点。近年来利用非线性频率变换技术获得大功率紫外激光输出的研究已经成为激光技术领域的一个研究热点。目前，全球对全固态紫外激光器的需求日益增加，应用领域也在不断扩大。

半导体二极管端面泵浦的固体紫外激光输出的实现是通过对从Nd:YVO₄（掺钕钒酸钇）等激光晶体发出的基频光进行二次倍频，然后通过基频光和二次倍频光和频得到的。其泵浦光波长是808nm。

其主要采用以下几种技术：

1、腔外倍频：相干（Coherent）公司、光谱物理公司（SP）均采用腔外倍频的方法实现绿光和紫外激光输出。这种方法是将大功率红外激光通过一个聚焦系统通过非线性晶体实现倍频转换。其特点是聚焦点光斑尺寸要求小，因此晶体比较容易损坏，对晶体镀膜的要求比较高。为弥补这一缺点，相干公司和光谱物理公司均采用对晶体自动移动的方法，在一定试用时间后进行换位置而实现晶体的长时间可靠工作。此技术对晶体的控制有非常严格的要求，并且有一套精密的检测和判别装置，整个系统比较复杂。

2、腔内倍频：JDSU公司、Photonics公司、DPSSL公司和Yuco公司及其它一些德国公司采用腔内倍频的方式实现紫外激光输出。由于激光器腔内的光强比腔外有一个数量级的提高，要实现同样的频率转换效率，该方法对非线性晶体的镀膜要求要低得多，因此同样晶体条件下激光器的工作寿命也比较长。但是，由于在激光器腔内有三个波长同时存在，彼此有能量交换，而这些能量交换又容易受到外界因素影响，所以，此方法所产生的激光功率输出瞬间稳定性和长时间可靠性不如腔外倍频。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种具有半导体二极管泵浦光源，采用腔内倍频方式，具有较高稳定性和可靠性，结构简单，成本低廉，且使用寿命较长的大功率紫外激光器。

为了实现上述的目的，本发明的大功率紫外激光器具有如下构成：

其包括光路顺序连接的光源和谐振腔，所述的谐振腔为振荡光路为Z型的折叠型谐振腔。

该大功率紫外激光器中，所述的光源为半导体二极管泵浦光源。

该大功率紫外激光器中，所述的折叠型谐振腔包括光路顺序连接的第一球面透镜镜、第二球面透镜、第一平面镜、激光晶体、Q开关、第一非球面透镜、二倍频晶体、第二非球面透镜、三倍频晶体以及第二平面镜，所述的第一球面透镜镜的光线入射端耦合所述的光源的光线出射端，所述的第二非球面透镜的反射面为该大功率紫外激光器的激光输出端。

该大功率紫外激光器中，所述的激光晶体为输出波长为1064nm的Nd:YVO₄掺钕钒酸钇、Nd:YAG掺钕钇铝石榴石、Nd:YLF掺钕氟化钇锂或Nd:Glass掺钕玻璃激光晶体。

该大功率紫外激光器中，所述的激光晶体的掺杂浓度为0.3%。

该大功率紫外激光器中，所述的第一非球面透镜的半径为-300mm，所述的第二非球面透镜的半径为-100mm。

该大功率紫外激光器中，所述的第一非球面透镜镀有透光波长为1064nm反光波长为532nm的膜，所述的第二非球面透镜镀有透光波长为1064nm和532nm反光波长为355nm的膜。

该大功率紫外激光器中，所述的二倍频晶体和三倍频晶体的匹配方式为： I类相位匹配方式LBO三硼酸锂光学晶体、Ⅱ类相位匹配方式KTP磷酸二氢钾光学晶体、Ⅱ类相位匹配方式BBO偏硼酸钡光学晶体或Ⅱ类相位匹配方式CLBO六硼酸铯锂光学晶体中的一种。

该大功率紫外激光器中，所述的第二平面镜镀有透光波长为1064nm、532nm和355nm的膜。