[發明專利]超快激光器三倍頻裝置及其方法

在審

• 申請號: 201710597746.9
• 申請日: 2017-07-20
• 公開（公告）號: CN107315301A
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: 趙裕興;李立衛
• 申請（專利權）人: 蘇州貝林激光有限公司
• 主分類號: G02F1/35
• 分類號: G02F1/35
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所32237
• 代理人: 王玉國

技術領域

本發明涉及一種超快激光器三倍頻裝置及其方法。

背景技術

超快激光器(皮秒，飛秒)以其高的峰值功率、窄的脈沖寬度，在材料精細微加工，半導體行業，太陽能光伏，科學研究等領域得到了廣泛的應用。相對于納秒激光，采用超快激光加工材料，具有精度高、熱影響區域小、加工邊緣無毛刺等優點。超快激光根據波長分超快紅外、綠光及紫外激光。超快紫外激光相對于超快紅外和綠光激光，光子能量更高，作用在材料上直接破壞材料分子鍵，有效降低或者消除激光加工引起的熱效應。同時，因紫外波長更短，經過聚焦后光斑會更小，進一步提升材料加工精度。

超快紫外激光的獲得通常是基于超快紅外激光，利用二倍頻技術將紅外激光轉換為綠光激光，再利用三倍頻技術，將未轉換的紅外激光與綠光激光通過三倍頻晶體轉換為紫外激光，后面再用分光鏡將紅外和綠光與紫外光分開，單獨讓紫外光輸出。

因為超快紫外激光器穩定性和壽命問題很難控制，目前全球只有少數幾家公司可以提供超快紫外激光器，影響紫外激光器穩定性和壽命的主要因素是三倍頻晶體端面和鏡片損傷。用于超快激光器的三倍頻晶體通常為長方體，輸入端面鍍有紅外和綠光增透膜，輸出端面鍍有紅外，綠光及紫外三波長增透膜，由于完成和頻后產生的紫外激光光子能量高，非常容易破壞輸出端面膜層，造成輸出功率下降和光束質量惡化。為了延長晶體和鏡片使用壽命，有些公司采用換點技術(激光器運行幾百小時后，通過電動平臺移動晶體)，有些公司增加空氣過濾器，改善三倍頻晶體的使用環境，延長壽命。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術存在的不足，提供一種超快激光器三倍頻裝置及其方法。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：

超快激光器三倍頻裝置，其特征在于：超快紅外激光器的輸出光路依次布置有二倍頻晶體和三倍頻晶體，所述三倍頻晶體輸出端面為布儒斯特角切割的輸出端面，其紅外光輸出光路上和綠光輸出光路上均設有擋光塊，紫外光輸出光路上設有楔形鏡。

進一步地，上述的超快激光器三倍頻裝置，其中，所述二倍頻晶體設有用于控溫的控溫模塊。

進一步地，上述的超快激光器三倍頻裝置，其中，所述三倍頻晶體設有用于控溫的控溫模塊。

進一步地，上述的超快激光器三倍頻裝置，其中，所述楔形鏡的前端面為布角切割面，后端面為垂直切割面。

進一步地，上述的超快激光器三倍頻裝置，其中，所述楔形鏡為熔石英鏡片。

本發明超快激光器三倍頻方法，超快紅外激光器輸出紅外激光，經過二倍頻晶體后，部分紅外光轉換為綠光，剩余紅外光和綠光經過三倍頻晶體后產生紫外光，三種波長光經過三倍頻晶體的布儒斯特角切割的輸出端面分成為不同方向傳輸，紅外光輸出光路上的擋光塊擋住紅外光，綠光輸出光路上的擋光塊擋住綠光，在三倍頻晶體內產生的圓形光斑紫外光經過三倍頻晶體布角后變成為橢圓形，橢圓形光斑經過楔形鏡整形后再次變成為圓形光斑。

進一步地，上述的超快激光器三倍頻方法，其中，所述楔形鏡的前端面為布角切割面，后端面為垂直切割面。

進一步地，上述的超快激光器三倍頻方法，其中，所述楔形鏡為熔石英鏡片。

進一步地，上述的超快激光器三倍頻方法，其中，所述二倍頻晶體設有用于控溫的控溫模塊。

進一步地，上述的超快激光器三倍頻方法，其中，所述三倍頻晶體設有用于控溫的控溫模塊。

本發明與現有技術相比具有顯著的優點和有益效果，具體體現在以下方面：

①本發明三倍頻晶體的輸出端面采用布儒斯特角切割，無需鍍膜即可實現紫外光高透，完成和頻后的紅外，綠光及紫外激光經過布角后，分成不同方向傳輸，無需后續分光鏡(鍍膜容易被紫外光打壞)即可將紫外激光導出,實現紫外光高透，同時實現將三波長分開，避免增加分光鏡，后續整形用的楔形鏡也無需鍍膜；

②紫外光經過布角后，光斑由圓形變成橢圓，為了再次獲得圓形光斑，設置一楔形鏡(布角切割的熔石英鏡片)，將橢圓光斑整形為圓形光斑，楔形鏡的輸入面無鍍膜，輸出端面無鍍膜；

③整個裝置三倍頻端面及后續鏡片無鍍膜，大大延長了三倍頻晶體和光學鏡片的使用壽命，提升了系統的穩定性；可以應用在其他紫外激光器中，解決三倍頻晶體及其它光學器件因鍍有紫外膜容易被打壞的問題，有效延長激光器使用壽命。

附圖說明

圖1：本發明的光路結構示意圖。

具體實施方式

為了對本發明的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現對照附圖詳細說明具體實施方案。