[发明专利]一种355nm激光器

说明书

本发明属于激光技术领域，具体涉及一种355nm激光器，首先使用倍频晶体对1064nm基频光进行倍频产生532nm二次谐波，然后将1064nm基频光分离并进行放大，再将产生的二次谐波532nm激光与放大后的基频光1064nm激光在和频晶体中进行和频，得到355nm激光。该方法既可以有效地提升355nm的转换效率，使得可以在较短晶体长度下实现355nm紫外光的高效转换输出；同时能够减小吸收和走离效应对355nm激光脉冲的影响，降低倍频晶体损伤风险，在低功率基频光入射条件下可以实现紫外皮秒355nm激光，相对于传统方案输出功率提高40％以上，并且还能提高光束质量。

技术领域

本发明属于激光技术领域，具体涉及一种355nm激光器。

背景技术

紫外波段皮秒激光由于其波长短，单光子能量高，能量较为集中，作用时间较短等优势，所以被广泛应用于高精度机械零件加工、物质检测以及生物医疗技术中，具有很大的市场前景和发展潜力，因此，高稳定性、高效的紫外皮秒激光光源的研制是目前研究人员关注的重要方向。

目前，由于在紫外波段激光还没有相应的激光增益晶体。因此，获得355nm紫外波段的激光输出方法主要是利用非线性频率变换。1980年，R.S.Craxton提出了Nd-glass激光的高效三次谐波产生理论；2001年，N.Hodgson等人利用二极管端面泵浦的Nd:YVO4激光实现了输出功率超过12W的355nm紫外激光输出；2006年，C.X.Wang等人完成了输出功率超过30W的紫外355nm基模固态激光器的研制；高效稳定的紫外激光光源的快速发展离不开对非线性晶体研究的逐步深入，近年来，非线性系数更高、损伤阈值更高、吸收更少的非线性晶体不断出现，如CLBO晶体、LCB晶体、NLBO晶体等。作为非线性频率变换过程中的重要影响因素，非线性晶体的选取除了种类的选择外，其晶体长度对于转换效率的提高是至关重要的。

目前，在产生紫外皮秒355nm激光的过程中，一般利用Nd:YVO4或Nd:YAG晶体产生1064nm基频光，之后通过其三倍频产生355nm紫外光。具体为：通过基频光的多级放大提高1064nm种子光的功率，之后再进行倍频产生532nm二次谐波并控制转换效率为50％左右，1064nm基频光与532nm倍频光的光子数比接近2:1入射到和频晶体中，最终和频产生355nm紫外输出。在和频过程中，1064nm和532nm的光子数配比对355nm的产生至关重要。532nm的输出功率决定了最终355nm的输出功率，与此同时，1064nm的功率决定了532nm到355nm的转换速率，即最高转换效率对应的最佳晶体长度。

如图1所示，在传统方案中，包括主激光器1、倍频晶体2、和频晶体3；由于1064nm和532nm的输出功率相互制约以及对晶体长度和光束质量的要求，不得不通过限制532nm的转换效率，从而实现1064nm基频光与532nm倍频光光子数配比接近2:1，使之后和频晶体的长度缩短，吸收和走离影响减小。但是，由于532nm的转换效率被限制，使355nm的最大输出功率也被限制。因此，在传统的方案中，1064nm和532nm的功率矛盾直接影响了355nm产生的效率和晶体选择。

发明内容

针对以上问题，本发明旨在提供一种提升输出效率的紫外皮秒355nm激光器。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种355nm激光器，包括沿激光光路顺次设置的倍频光路、第一双色镜、1064nm光路和532nm光路、第三双色镜以及和频晶体；所述倍频光路包括沿激光光路顺次设置的主激光器和倍频晶体；所述1064nm光路包括顺次设置的辅助泵浦激光器、第二双色镜和激光晶体；所述532nm光路包括反射镜；所述倍频晶体用于将1064nm基频光倍频为532nm的倍频光。

在其中一个实施例中，所述主激光器为1064nm皮秒激光器。

在其中一个实施例中，所述双色镜为偏振分光镜。

在其中一个实施例中，所述第一双色镜反射1064nm光并透射532nm光。