[发明专利]324-500nm连续激光的三倍频激光器

说明书

一种324‑500nm连续激光的三倍频激光器，包括大功率基频激光和三倍频模块，所述的基频光的输出波长范围972‑1500nm，所述的三倍频模块由单通倍频模块和谐振和频模块组成，大功率基频激光通过单通倍频模块产生瓦级二倍频激光(466‑750nm)，大功率基频激光单次通过谐振和频腔中的非线性晶体，与二倍频激光在非线性和频晶体中和频获得大功率三倍频激光(324‑500nm)。所述的谐振和频腔仅需将谐振和频腔锁定到二倍频激光获得光强增益。本发明能输出稳定、可靠和高光束质量324‑500nm的连续激光，具有结构相对简单、成本低廉和光路紧凑的特点。

技术领域

本发明涉及324-500nm连续激光，特别是一种324-500nm波段的连续激光的三倍频激光器。

背景技术

大功率连续紫外激光已经广泛应用于高分辨激光光谱分析、中性原子的单光子里德堡态激发、量子物理、光数据存储、光盘控制、光化学反应、大气探测、相干激光检测、生物医学、先进制造以及半导体产业等领域。紫外激光具有波长短、单光子能量高的特点，常用于紫外诱导的光化学反应和冷处理。在微加工领域，紫外激光有以下优势：第一，衍射极限小，光束衍射极限是限制加工最小尺寸的一个重要因素，相应的波长越短，可达到的最小聚焦点直径越小；第二，高能量的单光子可直接使材料分子的化学键断裂，即“冷”处理过程，与倍频光和基频激光利用聚集热量来熔化加工部位的材料相比，紫外激光的热影响很小；第三，在自然界中大部分材料都能吸收紫外光，它的这个特点使得紫外激光能加工很多倍频激光和基频激光不能加工的材料。

目前，获得大功率连续可调谐的全固态紫外激光器的技术方案主要包括以下几种：

第一，绿光泵浦掺钛蓝宝石得到飞秒激光器，然后对其进行倍频得到紫外激光输出(大功率绿光获得困难，成本高)；

第二，激光二极管输出的近基频激光直接倍频(效率很低)；

第三，基频全固态激光器的三倍频或者四倍频。

其中，通过基频激光的三倍频技术通常可以用来获得紫外和倍频波段激光。以355nm激光为例，目前激光市场上推出的大功率355nm激光主要是以脉冲或者准连续激光为主。比如美国光谱物理公司推出的重复频率为30kHz最大功率为12w的355nm紫外激光器；美国相干公司推出LD泵浦双棒串接的双折射补偿技术，实现了重复率8kHz功率为160W的355nm紫外激光器。对于结构紧凑的瓦级以上的355nm连续激光目前还没有任何报道，文献中可查到的连续355nm的三倍频的最大输出功率在410毫瓦[参见Conference on Lasersand Electro-Optics 1996，ISBN:1-55752-443-2],该方案属于双波长共振的外腔谐振和频结构，需要两套环路同时锁定，电子学结构极其复杂，且抗环境干扰能力差，而且系统需要同时用到1064nm和532nm两套激光器，其中532nm激光获得困难且不稳定，整体成本高昂。另一种产生连续355nm激光的三倍频技术方案是采用单次通过两个级联的PPSLT晶体的三倍频[参见Advanced Solid-State Photonics 2012,29 January–1 February 2012,ISBN:978-1-55752-933-6]，这种方案具有结构简单紧凑，输出功率稳定性好的优点，但是受限于第二级和频晶体的损伤阈值，目前仅能获得50mW左右的355nm激光的稳定输出。

发明内容

本发明的目的在于提供一种324-500nm波段的连续激光的三倍频激光器，该激光器能输出稳定、可靠和高光束质量324-500nm的连续激光，具有结构相对简单、成本相对低廉和光路相对紧凑的特点。

本发明的技术解决方案如下：