[发明专利]1064nm与355nm波长自由切换输出激光器

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种1064nm与355nm波长自由切换输出激光器，属于激光技术领域所涉及的一种激光器。

【技术背景】

自20世纪激光问世不久，激光加工技术就受到人们的重视，经过40多年的发展，至今已成为先进制造技术的重要组成部分。基于激光束具有单色性好、能量密度高、空间控制性和时间控制性良好等一系列优点，目前它已广泛应用于材料加工等领域，对于材料加工用的激光器及设备只能输出单一波长，限制了其加工材料的范围，如对于1064nm激光仅能对金属和部分非金属进行加工，而对于如玻璃、陶瓷、水晶、宝石等对于1064nm吸收性不好的物质则不能进行有效的加工，而对于这类物质用355nm的紫外激光进行加工是最好的选择，但355nm通常输出功率较小，对金属、塑料等常规物质其加工速度有限，目前大部分激光光源要么是单一的波长输出，例如，专利“半导体二极管双端泵高功率紫外激光器的设计方法(CN101232148A)”只是355nm单一波长输出，专利“半导体双端泵三次谐波紫外激光器(CN101179176A)”也只是单一的355nm波长输出。要么是双波长同时输出，如专利“可见波段双波长固体激光器(02124628.9)”与专利“红绿双波长激光器(02117364.9)”都是双波长同时输出的，是不能选择其中的某一波长输出的。即使目前有选择波长输出的激光器也需要在光路中加入其它的部件，如外加倍频晶体、紫外三倍频晶体等，使激光器应用起来比较繁琐，不利于工业化现场的应用。我们发明了一种1064nm及355nm波长可选择输出的激光器，在不在光路中插入任何器件的情况下根据需要任一的改变输出波长，满足加工的多样性需求。

【发明内容】

本发明涉及一种1064nm与355nm波长自由切换输出激光器，属于激光技术领域所涉及的一种激光器，包括泵浦源，传能光纤，耦合系统，激光增益介质晶体，声光Q开关，旋光器，偏振分光镜，倍频晶体，和频晶体，首先由激光增益介质晶体(5)产生激光辐射，通过旋光器(7)来控制激光偏振面的旋转，偏振激光再通过偏振分光镜的对不同偏振光的反射透射作用来选择激光振荡于不同的通道，如果控制振荡的激光偏振方向为p偏振时，则激光可以透过偏振分光镜(8)，振荡于由全反射镜(4)和输出镜(9)构成的通道，在该通道中放置倍频与和频晶体，通过非线性频率变换产生紫外355nm激光，当控制激光的偏振面为s偏振方向时，则激光被偏振分光镜(8)全反射，而振荡于由全反射镜(4)与输出镜(14)构成的谐振腔内，并由输出镜(14)直接输出1064nm激光，旋光器(8)总体上应相当于一个快轴与偏振面夹角为45°的1/2波片的作用，当逆向反射光再次通过旋光器(7)后相当于经过一个全波片而不改变偏振态。

一种1064nm与355nm波长自由切换输出激光器包括半导体激光泵浦源(1)，传能光纤(2)，耦合聚焦镜(3)，激光全反射镜(4)，激光增益介质晶体(5)声光Q开关(6)，旋光器(7)，偏振分光镜(8)，输出镜(9)，聚焦镜(10)，二倍频晶体(11)，三倍频晶体(12)，45°短通片(13)，激光输出镜(14)，反射镜(15)，全反射棱镜(16)，其特征在于：由泵浦源(1)产生泵浦光，泵浦光经过传能光纤(2)与耦合聚焦镜(3)对激光增益介质晶体(4)进行泵浦，当电光旋光器(7)加λ/2电压后(且其快慢轴之一与偏振面成45°)此时激光通过电光旋光器(7)后偏振面旋转90°，激光将被偏振分光镜(8)全反射，振荡于由全反射镜(4)及1064nm输出镜(14)构成的谐振腔中，在声光Q开关(6)的调制作用下产生脉冲激光，并由1064nm输出镜(14)输出1064nm激光，输出1064nm激光经过反射镜(15)反射棱镜(16)以及45°短通片(13)由激光器的主轴线方向输出，当电光旋光器(7)撤掉λ/2电压后，激光偏振面不改变，则可以全部通过偏振分光镜(8)而振荡于全反射镜(4)及输出镜(9)的谐振腔内，并由输出镜(9)输出，经过聚焦镜(10)聚焦到二倍频晶体(11)及三倍频晶体(12)中经过非线性频率变换后得到紫外激光输出，因此该装置可以通过控制旋光器的旋光作用来产生不同的波长输出。

【附图说明】

图(1)为1064nm与355nm波长自由切换输出激光器实验装置

【具体实施方式】

1064nm与355nm波长自由切换输出激光器的实验结构如图1所示，其中

泵浦源(1)输出功率为30W，中心波长808.7nm，谱线宽度±3nm，传能光纤(2)芯径为400um，数值孔径0.22，耦合聚焦系统(3)为1∶1.5成像系统，全反射镜(4)为平平镜，双面镀有1064nm高反膜和808nm增透膜，激光增益介质晶体(5)为Nd:YVO₄晶体，掺杂浓度0.2％，规格为3x3x7mm³，声光Q开关(6)超声频率40.68MHz，射频功率20W，双面镀有1064nm增透膜，电光旋光器(7)为KD^*P晶体，半波电压为7600V，偏振分光镜(8)Tp/Ts＞1000∶1，激光输出镜(9)为平平镜，镀有1064nm透过率30％的膜系，聚焦镜(10)双面镀有1064nm增透膜，焦距为30mm，倍频晶体(11)为LBO晶体，规格为2x2x15mm，双而镀有1064nm与532nm双色增透膜，采用I临界相位匹配方式，切割角(θ＝90°，φ＝11.2°)，三倍频晶体(12)规格为2x2x15mm，双面镀有1064nm，532nm和355nm三色增透膜，采用II类临界相位匹配方式，切割角(θ＝42.6，φ＝90°)，45°短通片(13)为1064nm高反，355nm高透，输出镜(14)为平平镜，镀有1064nm透过率30％的膜系，反射镜(15)反射棱镜(16)起到将由输出镜(14)输出的1064nm激光反射至主光路中，当电光旋光器(7)不加半波电压时，激光的偏振态不改变，相对于偏振分光镜(8)来说属于P光，可以全部通过，此时激光振荡于由反射镜(4)以及输出镜(9)所构成的谐振腔中，并由输出镜(9)输出，经过聚焦镜(10)将激光聚焦于倍频晶体(11)及三倍频晶体(12)中去，进行倍频和频，此时输出355nm紫外激光，当电光旋光器(7)加半波电压时激光的偏振面被旋转了90°，激光相对于偏振分光镜(8)来说属于s光，则被全反射至输出镜(14)，激光振荡于全反镜(4)以及输出镜(14)所构成的谐振腔中而不经过倍频晶体(11)以及和频晶体(12)，输出的激光为1064nm激光，这样通过对电光旋光器(7)的加压和退压来实现不同的波长输出。