[发明专利]一种四次谐波激光产生装置

说明书

技术领域

本发明属于激光技术领域，具体是涉及一种激光器，特别是指一种四次谐波激光产生装置。

背景技术

随着激光技术的迅速发展，人们不断的开发出各种新型激光器。尽管如此，仍然不能满足科研和应用中对一些特定波长激光的需求。现在广泛应用的掺稀土离子全固态激光器，一般只能获得几个波长或特定带宽可调谐的激光输出。非线性光学频率变换是获得新型波长激光的一种重要手段。目前普通的倍频激光器由于结构简单、一次倍频产生的二次谐波转换效率较高，可获得较高的输出功率。对于二次谐波产生的倍频光二次倍频，目前转换效率普遍较低，是非线性光学变换领域的难点，有待深入的研究。目前，短波长的紫外激光主要是通过多次倍频来实现。

目前四次谐波激光产生主要通过腔外一次倍频技术和多次反射倍频技术产生。其中腔外一次倍频技术即输出的二次谐波通过一个聚焦系统到四倍频晶体或采用大功率的基频光依次经过倍频晶体和四倍频晶体的技术路线获得四次谐波。其特点是二次谐波聚焦后功率密度大，易引起晶体表面损耗，只经过一次转换，效率较低。针对多次反射倍频技术,利用腔内倍频获得的二次谐波在四倍频晶体上来回往返倍频，产生高功率四次谐波输出。专利CN100421316C和CN101001112A等采用多次反射法来实现。专利CN100421316C的二次谐波是谐振的，在来回往返过程中二次谐波的光斑不断变大，导致未转换为四次谐波的二次谐波的功率密度随着来回往返显著下降。因此，随着二次谐波往返次数的增加，二次谐波转换为四次谐波的效率大幅降低。专利CN101001112A采用了直线型结构的四倍频腔结构。相关结构中只考虑了采用平凹输出镜片反射聚焦绿光来提高四倍频过程的转换效率，基频光和二次谐波的存在着模式不匹配，而且四次谐波激光通过平凹透镜输出时存在着发射角较大等问题。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种结构紧凑、系统稳定性好的四次谐波激光产生装置。

为实现上述目的，本发明的技术方案是包括有沿着第一光路依次设置的第一全反腔镜、激光晶体、调Q装置、45°分光镜、倍频晶体、第二全反腔镜，沿着45°分光镜的反射方向的第二光路上依次设置四倍频晶体和第三全反腔镜，所述激光晶体用于产生基频激光，倍频晶体是用于将激光晶体产生的基频激光倍频转换获得二次谐波激光的非线性光学晶体，四倍频晶体是指用于将二次谐波激光再次倍频转换获得四次谐波激光的非线性光学晶体，所述第一全反腔镜镀对基频激光高反射的第一介质膜；所述第二全反腔镜镀同时对基频激光和倍频晶体倍频产生的二次谐波激光高反射的第二介质膜，第三全反腔镜镀同时对二次谐波激光和四倍频晶体再次倍频产生的四次谐波激光高反射的介质膜；所述的分光镜为平面分光镜，该分光镜上镀对二次谐波激光高反射且对基频激光和四次谐波激光增透的第三介质膜。

进一步设置是第一全反腔镜选用凹面镜，所述第二全反腔镜选用平面镜，所述第三全反腔镜选用凹面镜。

进一步设置是所述激光晶体采用端面或侧面泵浦工作方式的泵浦源泵浦的激光晶体。

进一步设置是所述的调Q装置是声光Q开关或电光调Q系统或被动调Q材料，用于实现腔内增益调制而实现脉冲激光。

进一步设置是倍频晶体为LBO晶体、KTP晶体或BIBO晶体。

进一步设置是四倍频晶体为BBO晶体、CLBO晶体或KBBF晶体。

本申请的技术方案的四次谐波激光产生装置中，基频振荡腔（第一全反腔镜和第二全反腔镜组成）和倍频振荡腔（第三全反腔镜和第二全反腔镜组成）都由凹面镜和平面镜组成的凹平腔结构，可实现基频光和二次谐波的模式匹配，而且两个振荡腔模式光斑在倍频晶体上都是汇聚的，有利于提高倍频转换效率。第三全反腔镜也可起到类似专利CN101001112A对二次谐波的再聚焦来达到提高四次谐波的转换效率的目的。该装置中基频、二次谐波和四次谐波激光产生结构模块化、简单清晰，操作及维修方便。

通过以上装置，由掺钕激光晶体产生的基频光，在第一全反腔镜和第二全反腔镜之间振荡，并由调Q装置调制实现脉冲激光振荡，通过倍频晶体产生二次谐波激光。二次谐波激光由分光镜反射，在第二全反腔镜和第三全反腔镜之间振荡，并由四倍频晶体倍频产生四次谐波激光，由分光镜输出，输出方向如附图1箭头所示。该激光装置可通过选择第一和第三全反腔镜的曲率半径保证基频激光和二次谐波在倍频晶体上的光斑大小尽量一致，使得基频和二次谐波模式较好的匹配，保证高效的二次谐波产生。