[发明专利]一种可用于紫外激光器的多重扩束谐振腔

说明书

本发明公开了一种可用于紫外激光器的多重扩束谐振腔，通过实际测量激光晶体的等效热透镜焦距，选择合适的热补偿负透镜的凸面曲率半径对激光晶体的热透镜效应进行补偿；利用高斯光束传输的客观规律，计算激光谐振腔的G参数，合理布置激光谐振腔内三重等效扩束镜，对腔内激光进行三重扩束；腔内插入一定角度的平行平面透镜，以消除色差、压窄激光谐振腔内振荡光的线宽；在等效三重扩束镜大光斑位置插入腔内三倍频系统，获得了紫外激光的大光斑输出，提高了紫外激光器的使用寿命，解决了高功率紫外激光器输出功率衰减过快的问题。

技术领域

本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种可用于紫外激光器的多重扩束谐振腔。

背景技术

半导体端面泵浦固体激光器结构简单、体积小巧、光束质量好、运行稳定、易于集成，因此被广泛应用在激光打标、激光划线、精密调阻、激光清洗，以及激光内雕等激光加工行业。

随着工业应用对激光加工效果及加工效率要求的不断提高，市场对激光器输出波长的要求也越来越高。紫外激光器输出波长仅为目前使用的红外激光器的三分之一，加工精度极大提高，可以实现微米量级的精细加工；紫外激光的光子能量是普通红外激光光子能量的三倍，使得激光冷加工成为可能，应用范围已得到了极大的拓展；另外，355nm紫外激光器的重复频率极高，从而提高了生产效率，节约了社会成本，降低了能耗。在实际应用中，355nm紫外激光器为微加工中的切除动作提供了新的工具，在非常薄的材料冷切除中得到了很高的加工质量，不会给材料造成热损伤和微裂痕，因此，在例如玻璃、硅片、晶元、陶瓷等脆性材料的加工上有特殊优势。然而，由于紫外激光的单光子能量过于强大，紫外激光传输路径内空气中的粒子部分产生湮灭，导致紫外激光照射光路形成局部负压。特别地，在紫外激光功率密度越大的地方，负压越大。因此，激光谐振腔内的空气首先会向紫外激光传输光路移动，然后紫外光路上光功率密度小的空气往光功率密度大的地方移动。在紫外激光谐振腔内，三倍频上紫外激光出光位置具有最大的紫外光功率密度，导致腔内空气最终会缓慢向三倍频晶体出光位置移动，空气中的灰尘在三倍频晶体上紫外光出光位置不断附着，从而引起三倍频晶体黑化，最后导致紫外激光器输出功率下降、激光光束质量恶化。

发明内容

本发明的目的是提供一种可用于紫外激光器的多重扩束谐振腔，解决高功率紫外激光器紫外激光功率密度过大导致三倍频晶体使用寿命过短的问题。

为实现上述目的，采用以下技术方案：

一种可用于紫外激光器的多重扩束谐振腔，包括第一半导体激光泵浦源组件、第一激光晶体、第一热补偿负透镜、第二半导体激光泵浦源组件、第二激光晶体、第二热补偿负透镜、第三半导体激光泵浦源组件、第三激光晶体、第三热补偿负透镜、腔内三倍频系统；所述第一半导体激光泵浦源组件用于对第一激光晶体泵浦，受到半导体激光泵浦的第一激光晶体由于等效热透镜效应，在光学上可以等效成为一个凸透镜，第一热补偿负透镜用于对第一激光晶体的等效热透镜效应进行补偿，且受到泵浦后的第一激光晶体与第一热补偿负透镜构成第一重扩束镜；所述第二半导体激光泵浦源组件用于对第二激光晶体泵浦，受到半导体激光泵浦的第二激光晶体由于等效热透镜效应，在光学上可以等效成为一个凸透镜，第二热补偿负透镜用于对第二激光晶体的等效热透镜效应进行补偿，且受到泵浦后的第二激光晶体与第二热补偿负透镜构成第二重扩束镜；第三半导体激光泵浦源组件用于对第三激光晶体泵浦，受到半导体激光泵浦的第三激光晶体由于等效热透镜效应，在光学上可以等效成为一个凸透镜，第三热补偿负透镜用于对第三激光晶体的等效热透镜效应进行补偿，且受到泵浦后的第三激光晶体与第三热补偿负透镜构成第三重扩束镜；所述第一重扩束镜、第二重扩束镜、第三重扩束镜用于依次放大光斑；所述第一半导体激光泵浦源组件与第三半导体激光泵浦源组件相邻布置，第一半导体激光泵浦源组件的泵浦光路与第二半导体激光泵浦源组件的泵浦光路形成第一夹角，第二半导体激光泵浦源组件的泵浦光路与第三半导体激光泵浦源组件的泵浦光路形成第二夹角；所述腔内三倍频系统布置于三重扩束镜的大光斑位置。