[发明专利]一种用于外腔倍频紫外激光器的非线性晶体组件

说明书

技术领域

本发明涉及一种非线性晶体组件，尤其涉及一种用于外腔倍频紫外激光器的非线性晶体组件。

背景技术

在外腔倍频紫外激光器中，利用非线性频率变换技术，通过非线性晶体可以获得紫外激光输出，通常需采用三倍频技术、四倍频技术或五倍频技术获得紫外激光。

其中三倍频技术产生紫外激光原理如图1所示：利用基频光先通过二倍频晶体产生二倍频激光输出，然后二倍频激光和剩余的基频光共同通过三倍频晶体，这时二倍频激光和剩余的基频光将在三倍频晶体内产生和频过程，从而产生三倍频激光。例如要产生355nm的紫外激光，则使1064nm的基频光首先通过二倍频晶体（例如LBO，KTP，BBO等），变成532nm的二倍频激光，这时532nm的二倍频激光和剩余的1064nm的基频光再一起通过一个三倍频晶体（例如LBO），和频后变成355nm的三倍频激光。

四倍频技术产生紫外激光原理如图2所示：利用基频光先通过二倍频晶体产生二倍频激光输出，然后二倍频激光再通过四倍频晶体，这时二倍频激光再次发生倍频，这就产生了四倍频激光。例如要产生266nm的紫外激光，则使1064nm的基频光首先通过二倍频晶体（例如LBO，KTP，BBO等）变成532nm的二倍频激光，然后使532nm的二倍频激光再通过一个四倍频晶体（例如BBO）变成266nm的四倍频激光。

现有技术中，为了阻止晶体端面的菲涅耳反射损耗，产生紫外激光输出的非线性晶体的出射端面（三倍频中为S4面，四倍频中为S14面）需要对紫外激光波长镀相应的增透膜。仍以上述1064nm的基频激光为例：S4面一般镀膜为：AR355nm&532nm&1064nm；S14面一般镀膜为：AR266nm&532nm；但是由于目前镀膜技术的限制，紫外激光增透膜的膜层寿命都是有限的，对大功率紫外激光器而言，通常寿命不超过1000小时。这样一套紫外激光器的寿命受到了很大的限制。为了解决这一问题，现有技术中采用运动机构，手动或自动的移动产生紫外激光的非线性晶体，来达到更换出射点位置的方法。但是由于非线性晶体要求严格的匹配角度，通常的运动机构很难做到绝对平行的运动，这造成移动以后晶体的入射角度发生偏移，将导致紫外激光输出功率出现大幅下降，这对后续应用产生巨大的负面影响。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种用于外腔倍频紫外激光器的非线性晶体组件，使用寿命长，结构简单可靠，且不会使紫外激光输出功率下降。

本发明提供一种非线性晶体组件，包括：

非线性晶体，具有第一入射端面和第一出射端面；

补偿块，具有第二入射端面和第二出射端面，从非线性晶体出射的激光束通过第二入射端面入射到补偿块中并通过第二出射端面出射，第二出射端面上镀有增透膜。

根据本发明提供的组件，其中第二入射端面和第二出射端面与激光束之间的夹角使得从所述第二出射端面出射的激光束为所需方向。

根据本发明提供的组件，其中第二入射端面和第二出射端面与激光束之间的夹角使得从所述第二出射端面出射的激光束平行于入射到非线性晶体的所述第一入射端面的激光束的方向。

根据本发明提供的组件，其中所述第一入射端面垂直于激光束。

根据本发明提供的组件，其中所述第二出射端面垂直于从所述第二出射端面出射的激光束。

根据本发明提供的组件，其中激光入射到所述第二入射端面的入射角为布儒斯特角。

根据本发明提供的组件，其中激光束穿过非线性晶体入射到第一出射端面的入射角等于布儒斯特角。

根据本发明提供的组件，其中所述补偿块可相对于非线性晶体而平移。

根据本发明提供的组件，其中所述补偿块的材料为紫外石英材料。

根据本发明提供的组件，其中所述补偿块可更换。

本发明提供的非线性晶体组件可显著提高非线性晶体的使用寿命，而且出射激光光路仍和入射的激光光路保持平行，这样就不需要复杂的棱镜以及其他折转光路，整套设计结构简单可靠而且成本较低。

附图说明

以下参照附图对本发明实施例作进一步说明，其中：

图1为三倍频技术产生紫外激光的原理示意图；

图2为四倍频技术产生紫外激光的原理示意图；

图3为根据本发明的一个实施例的非线性晶体组件的结构示意图；

图4为根据本发明的一个实施例的非线性晶体组件在操作过程中的移动示意图。

具体实施方式