[发明专利]被动Q开关激光器及其动作优化方法

说明书

被动Q开关激光器具备：激励源(1)，其输出激励光；激光介质(3)，其配置在构成光学共振器的一对反射镜(5a、5b)之间，且激光介质(3)在被来自所述激励源的激励光激励后发出激光；可饱和吸收体(4)，其配置在所述一对反射镜之间，且可饱和吸收体(4)的透射率随着吸收来自所述激光介质的激光而增加；矩阵表(22)，其将与重复频率对应的激励源的输出的最佳值及脉冲宽度的最佳值相关联地进行保存；以及控制部(21)，其参照矩阵表来读出与被输入的重复频率对应的激励源的输出的最佳值及脉冲宽度的最佳值，控制激励源，使得激励源的输出变为所读出的激励源的输出的最佳值且激励源的脉冲宽度变为所读出的激励源的脉冲宽度的最佳值。

技术领域

本发明涉及一种在光谱学、激光加工装置、激光照明装置等中使用的被动Q开关激光器及其动作优化方法。

背景技术

图4是表示以往的被动Q开关激光器的结构的图(专利文献1、2)。图4所示的以往的被动Q开关激光器具备激励源1、透镜2a、2b、反射镜5a、激光介质3、可饱和吸收体4以及反射镜5b。反射镜5a、激光介质3、可饱和吸收体4以及反射镜5b构成光学共振器。

激励源1具有激励(泵浦)用的激光二极管，用于向透镜2a输出用激光二极管激励出的波长约为808nm的激励光。透镜2a、2b将来自激励源1的激励光会聚后向激光介质3输出。

激光介质3配置在反射镜5a与反射镜5b之间，且具有Nd：YAG晶体，用波长约为808nm的光对Nd：YAG晶体进行激励，在从高能级向低能级跃迁时发出波长约为1064nm的激光。

在激光介质3的一端安装有反射镜5a，反射镜5a使波长约为808nm的光透过并且以高反射率反射波长约为1064nm的光。反射镜5b使波长约为1064nm的光的一部分透过并且反射该光的剩余部分。

可饱和吸收体4配置在反射镜5a与反射镜5b之间，且可饱和吸收体4的透射率随着吸收来自激光介质3的激光而增加。当激励能级的电子密度饱和时，可饱和吸收体4透明化，光学共振器的Q值急剧地升高而发生激光器振荡，从而产生脉冲光。

在该情况下，为了抑制在激光介质3中发生的发热，以使用了重复频率的QCW(Quasi-Continuous-Wave：准连续波、准连续振荡)的方式来激励激光器。此时，输出激光的重复频率与激励重复频率相同。

在获得355nmUV输出的情况下，作为被动Q开关激光器的输出的基波被二次谐波转换元件(SHG)6转换为二次谐波。基波和二次谐波被三次谐波转换元件(THG)7转换为三次谐波。另外，为了转换波长，对SHG 6相对于光轴的角度和THG 7相对于光轴的角度进行调整来进行相位匹配。为了细微地调整相位匹配，控制SHG 7和THG 8的温度。

另外，为了获得期望的输出频率，用与输出频率相同的脉冲重复频率(以下，称为重复频率)来激励激光二极管。激光二极管的激励功率(以下，称为泵浦功率)被设定为平时使用的激光二极管的最大功率，脉冲宽度被设定为比振荡的阈值稍长。

已知如下一种方法：当重复频率发生变化时，为了使输出稳定而对激光二极管的泵浦功率施加偏移(专利文献3)。或者已知如下一种方法：将输出的一部分反馈到泵浦控制器来控制激光二极管的泵浦(专利文献4)。

专利文献1：日本特开2003-86873号公报

专利文献2：日本特开2006-73962号公报

专利文献3：美国专利7843978B2号公报

专利文献4：美国专利5982790A号公报

发明内容

发明要解决的问题