[實用新型]一種全固態三倍頻激光器

有效

• 申請號: 201020505921.0
• 申請日: 2010-08-26
• 公開（公告）號: CN201853941U
• 公開（公告）日: 2011-06-01
• 發明（設計）人: 張翼;姚思一;奚曉;閆恒忠;李翠;楊曉紅
• 申請（專利權）人: 大恒新紀元科技股份有限公司
• 主分類號: H01S3/106
• 分類號: H01S3/106;H01S3/00;H01S3/16
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理事務所(普通合伙) 11200
• 代理人: 余功勛

技術領域

本實用新型屬于非線性光學領域，涉及一種倍頻激光器，特別涉及一種全固態三倍頻激光器。?

背景技術

自上世紀60年代激光問世以來，由于其強度高、方向性好、相干性好引起了人們的廣泛關注，并被應用于照明、測量和醫療等多個領域。近40年來，隨著激光技術的不斷發展，鎖模、調Q和CPA技術的出現，激光的強度被不斷的提高，其在激光加工領域中的優勢也越來越明顯，全固態激光器更因為其高轉換效率、高光束質量和高穩定性受到激光加工行業的青睞。?

目前的全固態激光器主要以波長在800～1000nm的半導體激光器作為泵浦源，對作為工作物質的Nd:YAG晶體或Nd:YVO₄晶體進行激勵，并通過調Q技術，產生波長為1064nm、脈沖寬度為幾ns至幾十ns、功率為幾瓦到幾十瓦的脈沖激光。由于此類激光器脈沖寬度短，光束質量好，且工作穩定、轉換效率高，所以被廣泛應用于激光打標、激光微加工、激光打孔和激光生物學等方面。眾所周知，激光在上述各方面的應用和激光波長有密切的關系，具體表現在：一方面，激光單光子的能量為hv，其和波長有著密切的關系，激光波長越短，單光子能量越大，對于多光子激發熒光光譜來講，激光波長越短，其所需要的光子數則越少，所以其激發的幾率更大。另一方面，激光可聚焦光斑的大小和激光波長有著密切的關系，一般來講，激光的聚焦光斑可以用下述公式計算：?

Df=1.22λfdsM2---(1)]]>

從公式中可以看出，激光波長越短，激光可聚焦光斑越小，對于激光加工特別是激光微加工來講，激光可聚焦光斑的大小直接決定了加工精度的大小；此外，波長大于800nm的激光屬于近紅外激光，波長小于400nm的激光屬于近紫外激光，紅外激光的熱效應比較強，而紫外激光的光化學作用比較明顯，針對不同的應用，不同波長的激光的優勢也不相同。所以全固態激光器在努力提高其輸出功率的同時，也在努力尋找提高波長轉換效率的辦法。?

目前激光波長的轉換主要是通過晶體的非線性效應實現的，可以分為倍頻轉換與和頻?轉換兩種，其轉換效率主要受到激光功率密度和走離效應的影響。一般來講，激光功率密度越大，轉換效率越高。目前的倍頻或者和頻系統主要是通過對光束進行聚焦或提高激光功率從而提高激光在非線性晶體中的功率密度，對于相同的激光條件和聚焦條件，則沒有提出有針對性的提高激光功率密度的方法，從而錯失了優化激光轉換效率的機會。對于走離效應來說，倍頻系統可以通過使用溫度匹配的方式將其消除，但是對于和頻效應來說，其很難找到合適的晶體來進行溫度匹配，所以走離效應對于和頻系統的影響尤為明顯。現有技術中針對走離效應采取的措施是對其進行補償，即在兩種不同頻率的光進入和頻系統之前先引入一個預走離量，該預走離量與兩種光束在和頻系統中的走離分離方向相反，大小有一定關聯，從而提高和頻系統的效率。此種方法雖然能在一定程度上提高和頻效率，但是對于預走離的大小的最優值一直沒有一個確定的結論，且未考慮功率密度對走離補償結果的影響。現有技術的另一個突出缺點是：其走離補償多采用非線性晶體來實現，非線性晶體的厚度與走離補償量有直接關系，所以為了調整走離補償量需要選用一系列不同長度的非線性晶體，其缺點在于非線性晶體價格昂貴，若選用的晶體數目過多則會導致整個走離補償系統的造價過高；且非線性晶體的厚度只能是一系列的點，不能對走離補償量進行連續的調整，所以不易找到走離補償的最優值。?

目前的三倍頻系統主要由倍頻系統與和頻系統共同構成，即使采用了上述走離補償系統對和頻轉換效率進行優化，其得到的轉換效率最高也僅在25％左右，無法進一步提高。從而大大限制了三倍頻光的應用。本實用新型正是針對上述缺點提出的改進，目的在于提供高三倍頻光轉換效率的倍頻激光器。?

實用新型內容