[实用新型]N型腔高功率单频紫外激光器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种全固态紫外激光器，尤其是涉及一种采用N型腔的高功率单频紫外激光器。 

背景技术

全固态激光器以其体积小、功率高、波长可调谐等特点，特别是单频运转的激光器，除了本身良好的单色性和方向性外，还具有普通激光器难以达到的相干相干长度长、光束质量好、谱线宽度窄的优点，在激光雷达、激光测距、激光遥感、激光医疗、光谱学、光频标准和非线性光学频率变换等领域中具有广泛的应用。近年来，在高功率激光运转、特别是要实现激光器的稳定单频运转的研究已成为激光技术领域的一个研究热点，市场前景十分广阔。

在激光器内获得355nm紫外激光的倍频技术可以分为两种，包括腔外倍频和腔内倍频。腔外倍频是将高功率红外激光（如1064nm和914nm）通过非线性光学晶体实现频率转换，其特点在于聚焦点光斑尺寸要求小，晶体比较容易损坏，对晶体镀膜要求高，对紫外激光器的寿命产生了极大的影响，若是高功率的紫外激光器，就需要在一定的使用时间后改变激光晶体的位置来实现换点功能，才能保证激光器的长时间可靠工作，整个系统装置较多，配备复杂，而且需要使用高精密的检测和判别装置。腔内倍频效率高，而且激光到达三倍频非线性光学晶体处的光斑比较大，在相同晶体条件下，不仅延长了激光晶体的使用寿命，而且对晶体镀膜要求低很多，但是由于整个倍频转换过程是在激光腔内完成的，使得激光腔比较敏感。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种采用N型腔的高功率单频紫外激光器，是一种高功率激光运转，特别是要实现稳定单频运转的高功率紫外激光器，其在激光腔内插入标准具和全波片，有效抑制了其他波段的激光产生，最终获得355nm激光的单频稳定输出。

本实用新型的技术方案是这样实现：采用N型腔的高功率单频紫外激光器，包括半导体二极管泵浦源、光学准直系统、激光晶体、Q开关、三倍频非线性光学晶体、二倍频非线性光学晶体和四个平面镜，用外壳将整个装置照在基板上；其特征在于：第一平面镜、激光晶体、Q开关、标准具、全波片、第二平面镜、第三平面镜和第四平面镜构成基频光谐振腔；由第三平面镜、二倍频非线性光学晶体和第四平面镜构成二倍频光谐振腔；半导体二极管泵浦源输出808nm泵浦光经过第一非球面透镜和第二非球面透镜组成的非球面光学准直系统以及第一平面镜耦合到激光晶体内，产生的1064nm激光经过由第一平面镜、标准具、全波片、第二平面镜、第三平面镜和第四平面镜构成的谐振腔内振荡并由Q开关调制，调制的1064nm基频光两次经过二倍频非线性光学晶体将1064nm基频光转换为532nm倍频光，未二次倍频转换的剩余1064nm基频光与532nm倍频光进行和频，得到的355nm紫外激光从三倍频非线性光学晶体布儒斯特角切割的一面输出。

所述激光晶体为Nd:YVO4，其晶体尺寸为3×3×10mm³，晶体掺杂浓度为0.5%。

所述激光器腔内的三倍频非线性光学晶体端面与光轴成布儒斯特角。

所述的基频光谐振腔激光晶体与第三平面镜之间插入标准具和全波片，垂直放置的石英标准具厚度为0.6mm，表面基频光反射率为85%，温度控制在35摄氏度，此时只有某一特定频率的纵模能够振荡，其中全波片先是进行粗选模，标准具再次进行细选模，最终保证355nm紫外激光的单频稳定运转。

所述的基频光谐振腔元件是平面镜，谐振元件的数量是四个，激光输出方式是脉冲输出。

    所述的基频光谐振腔中第一平面镜的外侧镀有808nm的增透膜，内侧镀有808nm的增透膜和1064nm的高反膜；Q开关、激光晶体、标准具和全波片两端面均镀有1064nm的增透膜；第二平面镜的内侧镀有1064nm的高反膜，第三平面镜和第四平面镜的内侧镀有1064nm和532nm的高反膜。

所述的二倍频光谐振腔中的二倍频非线性光学晶体两端均镀有1064nm和532nm的增透膜。

所述二倍频非线性倍频晶体可采用临界相位匹配或非临界相位匹配，可以采用双折射相位匹配或周期极化材料的准相位匹配，二倍频非线性光学晶体的类型可选自LBO、KTP，周期极化晶体PPLN、MgO:PPLN、PPSLT、PPLT、PPKTP等中的一种。

所述三倍频非线性光学晶体可采用临界相位匹配或非临界相位匹配，三倍频非线性光学晶体的类型可选自LBO、BBO、BIBO、CLBO、PPLN、MgO:PPLN、PPSLT、PPLT、PPKTP等中的一种，所述三倍频非线性光学晶体的形状以长方体为主，也可以是其他形状。