[发明专利]一种高次谐波激光器

说明书

本发明公开了一种高次谐波激光器，一个激光基波谐振腔产生所需基波光束。两个基波光反射镜限定了一个激光谐振腔，谐振腔内有一个激光介质。一个二次或三次谐波腔的一部分与基波腔重合，一部分与基波腔分离。谐波腔由二次谐波或三次谐波光束反射表面与二次谐波或三次谐波发生器，即谐波非线性晶体组成。基波腔光束注入到谐波腔入射到谐波非线性晶体内，一部分基波光转化为谐波光。一个N(N2)次谐波发生器，即N次谐波非线性晶体，与二次或三次谐波非线性晶体光学连通，产生N次谐波输出。本发明与现有技术相比的优点在于：可以有效提高基波光束和谐波光束向N(N2)次谐波的转化效率，此外，还可以提高N(N2)次谐波光束的输出功率。

技术领域

本发明涉及脉冲固态激光技术领域，具体是指一种高次谐波激光器。

背景技术

利用非线性介质比如非线性晶体产生光学谐波的原理可以将激光器或其它高强度光源直接产生的光束进行二次谐波、三次谐波或者N次谐波频率变换。一般利用激光基波光束与基波光束产生的二次谐波光束进行和频的方式产生三次谐波光束。以往一般在腔外使用基波光束光和二次谐波和频的方式产生三次谐波。对于一台典型的高功率激光器，整体转化效率一般在25％左右，从而造成未转化的基波光束和二次谐波光束的浪费。甚至对一台功率非常高的脉冲Nd:YAG激光器，整体转化效率也小于25％。

最近，腔内三次谐波方式证明可以明显提高能量转化效率。参考专利U.S.Pat.No.5,898,717。但是在这种装置里，二次谐波光仍然存在浪费。

R.G.Smith已经讨论了腔内二次谐波的原理(I.E.E.E.Journal of QuantrumElectr.QE-6,215-223，1970)。谐波变换可以在大量晶体中实现，比如：LiNbO3，BaNa(NbO3)，LiO3，KDP，KTiOPO4，BBO，LiB3O5和CsLiB6O10。LiB3O5又叫做LBO晶体，CsLiB6O10又叫做CLBO晶体。

四次谐波也可以产生，参阅专利U.S.Pat.No.5，206，868，利用谐振腔产生单纵模谐波。但是，这种腔非常复杂而且有时并不实用。多纵模腔更为流行且更容易维护。五次谐波也可以产生，参阅专利U.S.Pat.No.5，742，626。谐波激光器的发展更需要提高转化效率和更实用的谐波产生方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服以上技术缺陷，提供一种高次谐波激光器，可以有效提高基波光束和谐波光束向N(N2)次谐波的转化效率，此外，还可以提高N(N2)次谐波光束的输出功率。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种高次谐波激光器，包括一个谐波光束谐振腔，所述谐波光束谐振腔包括一个基波光束谐振腔、一个二次谐波光束谐振腔和三次谐波光束谐振腔，一个基波光束谐振腔由第一基波光束反射表面和第二基波光束反射表面形成；

一个激光介质，位于所述第一基波光束反射表面和第二基波光束反射表面之间，用于产生基波光束；

基波光束谐振腔有一个基波光束光轴；

一个二次谐波光束谐振腔和三次谐波光束谐振腔，与所述基波光束谐振腔至少部分重合，部分分离；

二次谐波光束谐振腔和三次谐波光束谐振腔，均由第一谐波光束反射表面和第二谐波光束反射表面形成；

谐波光束谐振腔有一个谐波光束光轴；

一个二次谐波或三次谐波非线性晶体，位于谐波光束谐振腔沿谐波光束光轴分布，用于将一部分基波光束转化为二次谐波光束或三次谐波光束；

导引所述基波光束沿谐波光束光轴至谐波光束谐振腔并入射至二次谐波发生器和三次谐波发生器；

一个光束分离器，将未转化的基波光束从谐波光束谐振腔内移除；

导引分离的基波光束穿过激光介质进行放大；