[实用新型]高功率纳秒腔内五倍频激光器

说明书

本实用新型公开了一种高功率纳秒腔内五倍频激光器。本实用新型由四个高功率激光二极管模块分别泵浦两个激光晶体，形成高功率高重频激光腔体，让腔内基频激光具有重频高，脉冲能量大，光束质量优异等特点；再利用一个透镜和腔镜的组合来控制腔体内和频晶体位置处的光束尺寸，利用腔内峰值功率高的特性，将基频光和四倍频光在腔内和频，最终实现固体纳秒腔内五倍频激光的输出。利用本实用新型可以很轻松的获取1um波段激光的腔内五倍频激光，克服了五倍频激光产生需要皮秒，飞秒或者大能量激光等复杂装置，能够高效可靠的产生高功率纳秒腔内五倍频激光，具有极高的应用前景。

技术领域

本实用新型涉及到激光领域，尤其涉及到固体纳秒高次倍频激光器的设计，本实用新型公开了一种高功率纳秒腔内五倍频激光器。

背景技术

近几年来，掀起了研制全固态紫外、深紫外激光器的热潮，这主要得益于其广阔的应用前景和潜在的巨大市场价值。从微光刻到打标标识，从半导体晶圆检测，到生物分子测序，从信息存储到安防医疗，紫外、深紫外激光器的在这些领域并发挥着不可替代的作用。

现阶段的固体深紫外主要集中于腔外多次和频产生，不仅需要大功率的基频激光器，并且其倍频效率还不高。为了更好解决深紫外固体纳秒五倍频激光的效率问题，特设计了一款高功率纳秒腔内五倍频激光器。

发明内容

相对于皮秒紫外和飞秒紫外激光器，本实用新型设计一款结构简单，可靠性高的固体纳秒五倍频激光器。腔内和频技术充分利用腔内高峰值功率特点，利用基频光多次倍频和和频，产生五倍频激光。相对于纳秒腔外和频方案，在相同泵浦功率情况下，腔内和频技术不仅不需要汇聚光斑，而且空间重合度高，从而简化了腔外和频的复杂结构，达到高效输出五倍频激光的目的。

为了实现上述目的，高功率纳秒腔内五倍频激光器的设计，其特征在于，激光器主要构造为高功率泵浦系统，高功率纳秒激光腔体，和频组件三大部分。

其中，所述高功率泵浦系统由四个高功率光纤耦合模块分别通过第一耦合系统(151)，第二耦合系统(152)，第三耦合系统(251)，第四耦合系统(252)汇聚在第一激光晶体(14)和第二激光晶体(24)内。泵浦系统采用878nm或者888nm的泵浦光，用于减少激光晶体的量子亏损，能够产生极高的泵浦功率。要求每个模块的泵浦功率都大于 100W，利用高功率泵浦光从而实现高功率的基频激光。

其中，所述高功率纳秒激光腔体能够产生高功率纳秒基频激光，其特征依次包括全反镜(11)，Q开光(12)，第一低通透镜(131)，第一激光晶体(14)，第二低通透镜 (132)，第三低通透镜(231)，第二激光晶体(24)，第四低通透镜(232)，透镜(25)，二向色镜(22)，多点反射镜(21)。从全反镜(11)开始到多点反射镜(21)截止，腔内激光依次经过上述器件，往复在腔内振荡形成激光。

进一步的在激光器腔体内，第一激光晶体(14)和第二激光晶体(24)为掺杂钕粒子晶体，激光晶体长度约为50mm，用于泵浦光的完全吸收，相应晶体浓度根据设计进行调整。

进一步的在激光器腔体内，第一低通透镜(131)，第二低通透镜(132)，第三低通透镜(231)，第四低通透镜(232)可以为平凸或相应曲率透镜，根据设计要求调节镜片曲率和镀膜要求，主要目的为了补偿晶体热焦距。二向色镜(22)用边缘位置反射基频光，侧向位置用于出射高阶倍频光，镜片内侧中间位置透射倍频光。

进一步的透镜(25)为基频光透镜，它和多点反射镜(21)组成光束控制系统，通过设计透镜(25)的焦距和多点反射镜(21)的曲率以及两者之间的距离，可以精确控制在透镜(25)和多点反射镜(21)之间的光斑尺寸，方便后续的倍频和和频。

其中，和频组件中包括二倍频晶体(31)，四倍频晶体(32)，五倍频晶体(33)，从多点反射镜(21)返回的光依次通过二倍频晶体(31)，四倍频晶体(32)，五倍频晶体 (33)从而产生五倍频激光输出。