[实用新型]一种基于激光的三倍频装置及激光系统

说明书

本实用新型属于激光器领域，特别是涉及一种基于激光的三倍频装置及激光系统，一种基于激光的三倍频装置，其中，包括，第一倍频单元，设置于第一预定位置；第二倍频单元，设置于第二预定位置；所述第一倍频单元与所述第二倍频单元对称设置；非线性晶体，设置于所述第一倍频单元与所述第二倍频单元之间；第三倍频单元，设置于第三预定位置；第四倍频单元，设置于第四预定位置；所述第三倍频单元与所述第四倍频单元对称设置；非线性和频晶体，设置于所述第三倍频单元与所述第四倍频单元之间。

技术领域

本实用新型属于激光器领域，特别是涉及一种基于激光的三倍频装置及激光系统。

背景技术

紫外(UV)激光器在工业微加工领域具有广泛应用，如工业零部件的打标、钻孔、划片、焊接、切割以及医疗器械的微加工、电子元件封装、微型部件立体成型等。此外，在微电子学、光谱分析、光数据存储、光盘控制、大气探测、光化学、光生物学、空间光通信、激光诱发的物质原子荧光和UV吸收(如Si原子的荧光诱发、冷冻和控制)及医疗领域也有着广泛的应用前景。尤其是在工业加工领域，由于UV激光的波长短光子能量高，其聚焦光斑可以更小，且高能量UV 光子可以直接破坏材料的化学键，相对于红外激光的“热熔”过程， UV激光加工时是“冷蚀”效应，这使得加工的尺寸可以更小，加工的精度得到提高。

目前为止，商用的355nm激光几乎都是脉冲或者准连续的，几乎没有大功率连续355nm激光。而相关文献中报道的几种连续355nm 激光的方案都有各自的局限，例如需要将外腔锁定到其中的532nm 激光，同时还需要将1064nm激光锁定到外腔实现双波长的共振；采用单通方案结构简单紧凑，但是受限于单通所用特殊晶体的损伤最大只能稳定输出50mW。其他的三倍频产生连续355nm的方案则需要先有一级单通倍频产生约10W的532nm，再通过第二级的谐振腔使得532nm的功率在腔内实现增益，同时需要调节大功率的1064nm 激光使得1064nm和532nm在腔内和频晶体中尽量重合。例如由固体半导体激光器作为泵浦源，通过非线性倍频技术产生三倍频紫外光。

总结起来，上述方案存在以下问题：采用双波长共振增益的方案，光路结构和锁定环路非常复杂，出光不稳定，只要一个波长失去共振条件，输出功率就会降低，稳定性很差；两级单通的方案受限于第二级晶体的损伤阈值，只能稳定输出50mW功率；采用单通加谐振获得大功率355nm的方案，虽然只有一个锁定环路，但是光路上仍然需要单通倍频加谐振和频的两级非线性转换，光路结构不够简便紧凑，而且谐振和频过程中光路的重合调节也十分困难，只要两路光的重合发生偏转或者分离，出光功率就会显著下降。然而，用这种方法产生的紫外光多为多模激光，光束质量不好，不能满足工业上精细加工的需求。另外，系统中需大量使用自有空间的光学元件，结构复杂，增加了调试难度，不利于工业化大批量生产。

实用新型内容

基于上述技术缺陷，本实用新型的目的在于提供一种光学结构简单，机械结构紧凑，出光功率稳定的外腔双晶体三倍频方案，可应用于产生大功率连续355nm激光。

一方面，本申请提供一种基于激光的三倍频装置，其中，包括，

第一倍频单元，设置于第一预定位置；

第二倍频单元，设置于第二预定位置；所述第一倍频单元与所述第二倍频单元对称设置；

非线性晶体，设置于所述第一倍频单元与所述第二倍频单元之间；

第三倍频单元，设置于第三预定位置；

第四倍频单元，设置于第四预定位置；所述第三倍频单元与所述第四倍频单元对称设置；

非线性和频晶体，设置于所述第三倍频单元与所述第四倍频单元之间。

优选地，上述的一种基于激光的三倍频装置，其中，所述非线性晶体匹配第一束腰位置。

优选地，上述的一种基于激光的三倍频装置，所述非线性和频晶体匹配第二束腰位置。