[实用新型]一种改善非线性晶体频率转换激光光斑质量的装置

说明书

技术领域

本实用新型属于晶体激光领域技术领域，具体涉及一种改善非线性晶体频率转换激光光斑质量的装置。

背景技术

​在激光器发展历史中，激光频率变换技术是一种拓展激光光谱范围的重要技术手段，通过频率变换我们得以实现将激光波长延伸至除可见光外的UV波段甚至更短。而在通过激光频率变换获得短波长激光输出过程中，非线性晶体的使用扮演着无可替代的角色。非线性晶体的发明丰富了激光光谱，扩宽了波长范围，尤其是在短波长范围，更是出现了像LBO（三硼酸锂晶体）、BBO（β-硼酸钡）、CLBO（硼酸铯锂晶体）、KBBF（氟代硼铍酸钾晶体）等明星晶体。

但是，使用非线性晶体进行激光频率转换的过程中，由于双折射效应带来的无法避免的walk-off走离效应，使得在一定的有效非线性作用长度内所产生的转换激光被逐渐拉长，偏离了基频光路，这样往往使得输出的激光光斑质量变差。一般情况下，输出激光光斑会变成椭圆状，严重情况下会变成长椭圆甚至变成慧尾状光斑，尤其是对走离效应比较大的非线性晶体，如BBO、LBO晶体等，在获取UV波长激光过程中，更是如此。

发明内容

（1）技术方案

为了获得较高质量的圆形光斑，同时又不会影响可用激光功率，本实用新型提供一种改善非线性晶体频率转换激光光斑质量的装置，所述装置包括非线性晶体单元和走离补偿晶体单元（walk-off补偿晶体单元）；所述非线性晶体单元包括非线性晶体，所述非线性晶体由β-硼酸钡晶体或β-硼酸钡晶体或硼酸铯锂晶体构成，所述走离补偿晶体单元（walk-off补偿晶体单元）包括单轴晶体，所述单轴晶体由钒酸钇晶体或α-硼酸钡晶体构成，所述非线性晶体单元与所述走离补偿晶体单元（walk-off补偿晶体单元）为分离式结构或者通过光学胶合粘结成为一个整体结构。

进一步地，所述走离补偿晶体的厚度l₂由转换激光的走离角θ₁和有效非线性作用距离l₁及走离补偿晶体的走离角θ₂决定，并且满足关系式l₂=（l₁tanθ₁）/tanθ₂。

进一步地，所述走离补偿晶体单元（walk-off补偿晶体单元）中的走离补偿晶体的光轴切割角度为40°~50°，优选的，所述走离补偿晶体单元（walk-off补偿晶体单元）中的走离补偿晶体的光轴切割角度为45°。

进一步地，所述走离补偿晶体单元（walk-off补偿晶体单元）还包括非线性晶体中相同的负单轴或负双轴晶体。

（2）有益效果

本实用新型的有益效果：相比于现有技术，本实用新型采用走离补偿晶体对经过非线性晶体频率转换后的激光光斑进行补偿整形处理，使得在不损耗转换激光的光功率的前提下得到圆形激光光斑，提高了光斑质量，并且操作简单，效果明显，成本低，解决了由于双折射效应带来的走离效应，在一定的有效非线性作用长度内所产生的转换激光被逐渐拉长，偏离了基频光路，导致输出的激光光斑质量变差的技术问题。

附图说明

图1是改善非线性晶体频率转换激光光斑质量的结构示意图；

图2是采用负单轴或是负双轴晶体改善非线性晶体频率转换激光光斑质量的的结构示意图；

图3是通过光学胶合或键合的方式改善非线性晶体频率转换激光光斑质量的装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步的说明。

实施例一

本实施案例提供一种改善非线性晶体频率转换激光光斑质量的装置，所述装置包括非线性晶体单元1和走离补偿晶体单元（walk-off补偿晶体单元）2；所述非线性晶体单元1包括非线性晶体，所述非线性晶体由β-硼酸钡晶体或β-硼酸钡晶体或硼酸铯锂晶体构成，所述走离补偿晶体单元（walk-off补偿晶体单元）2包括单轴晶体，所述单轴晶体由钒酸钇晶体或α-硼酸钡晶体构成，所述非线性晶体单元1与所述走离补偿晶体单元（walk-off补偿晶体单元）2为分离式结构或者通过光学胶合粘结成为一个整体结构。