专利名称：高亮度全固态紫外激光光源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种激光打标机的光源，特别是首次采用半导体激光器阵列侧向对称式泵浦钇铝石榴石激光棒产生了高亮度的基频光；再用倍频的方法产生高亮度紫外光作为激光打标机光源，经f-θ聚焦镜将激光束聚焦到工件上，对透明材质工件进行激光标识。属于激光技术应用领域。
背景技术：
目前，市场上现有的能对透明材质进行激光标识的激光打标机的光源有两种一种是用二氧化碳气体激光器作光源，该种打标机的缺点是由于激光波长较长(10.6微米)，不能将激光光斑聚焦到微米量级(光斑直径大于几毫米)。因此，这种打标机不适宜激光精密标识和加工。另一种是利用准分子激光器直接产生紫外光作为光源。但是，这种方法成本非常高，设备庞大，使用的是有毒气体，并且其输出的激光光斑大而方，光束质量较差，该方法也不便于推广应用。现有的这两种光源都存在着光束质量差的共同缺点，均不适宜激光精密标识和加工，更不宣应用于激光微型防伪技术的研究。本专利研制的更短波长、高亮度的紫外激光光源克服了上述两种光源的缺点，可用于对透明材质工件进行激光精密标识和加工，同时，也可以开展激光微型防伪技术的应用研究。
发明内容
本实用新型首次利用半导体激光器阵列对称式侧向泵浦钇铝石榴石激光棒产生了高亮度的基频光；用磷酸钛氧钾晶体进行腔内倍频；用偏硼酸钡晶体进行腔外四倍频，最终产生高亮度的紫外光作激光打标机光源，可实现对紫外光具有良好吸收系数的透明材料的激光标识。该实用新型属于激光技术应用领域。
本实用新型的技术方案这种产生高亮度紫外激光的全固态光源，其特点在于由对称的半导体激光器阵列作泵浦源，激光依次经过全反射镜、声光调Q装置、钇铝石榴石激光棒、二色镜、倍频晶体、二色镜、四倍频晶体、滤光片、X-Y振镜组和f-θ聚焦镜，最后入射到透明工件上。
本实用新型的有益效果该实用新型首次利用半导体激光器阵列对称式侧向泵浦钇铝石榴石激光棒产生了高亮度的基频光；再用倍频的方法产生高亮度的紫外光作激光打标机的光源，该高亮度光源克服了上述现有的两种光源的缺点。并且，该光源的装置简单、成本低、转换效率高。其中，倍频的光-光转换效率达到80％以上，四倍频的光-光转换效率达到30％以上。并且，其输出的光束质量好，光束品质因子小于2；光斑直径可以聚焦到微米量级(略大于266nm)；特别适合于激光精密标识和加工；也有利于开展激光微型防伪技术的应用研究。
图1是产生高亮度紫外激光光源的结构示意图其中，1是全反镜；2是声光调Q装置；3是3只半导体激光器阵列；4是钇铝石榴石激光棒；5是二色镜；6是磷酸钛氧钾倍频晶体；7是二色镜；8是偏硼酸钡四倍频晶体；9是滤光片；10是X-Y振镜组；11是f-θ聚焦镜；12是透明工件。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
作进一步说明这种产生高亮度紫外激光的全固态光源，其特点在于由对称的半导体激光器阵列3作泵浦源，激光依次经过全反射镜1、声光调Q装置2、激光棒4、二色镜5、倍频晶体6、二色镜7、四倍频晶体8、滤光片9、X-Y振镜组10和f-θ聚焦镜11，最后入射到透明工件12上。
激光棒4是钇铝石榴石晶体，被安装在3只半导体激光器阵列3所在同心圆的轴心线上。
首次选择II类位相匹配的磷酸钛氧钾晶体作倍频晶体6；选择I类位相匹配的偏硼酸钡晶体作四倍频晶体8，由此组成高转换效率的倍频系统。
二色镜5是对1064nm波长高透的，是对532nm波长高反的；二色镜7是对532nm波长高透的，是对1064nm波长高反的；倍频晶体6是II类位相匹配的，且θ＝90°，Φ＝24.3°；四倍频晶体8是I类位相匹配的，且θ＝47.6°，Φ＝0°；滤光片9是对266nm波长紫外光高透过的，是对532nm波长绿光高吸收的；X-Y振镜组10的扫描范围为120*120mm2；f-θ聚焦镜11的焦距为163毫米；工件12是透明的，对266nm波长的紫外光良好吸收。
也就是说，利用半导体激光器阵列(LD Bar)对称式侧向泵浦钇铝石榴石激光棒(Nd:YAG)产生1064nm高亮度的基频光；经高效率的磷酸钛氧钾晶体(KTP)实现腔内倍频，输出532nm的高亮度绿光；再经偏硼酸钡晶体(BBO)腔外四倍频产生266nm的高亮度紫外光，其在X-Y振镜驱动下，由f-θ聚焦镜将该激光束聚焦到透明工件上。激光标识的结果是由一对X-Y振镜按照程序编制的路径驱动该激光束在工件表面上移动后留下的作用痕迹(发生汽化过程后)，由此实现对透明材质的激光标识。本方案将3只半导体激光器阵列相隔120°对称地放置在一个同心圆上，将钇铝石榴石激光棒放置在该同心圆的轴心线上，由对称的LD Bar作泵浦源，激光依次经过全反射镜1、声光调Q装置2、激光棒4、二色镜5、倍频晶体6、二色镜7和四倍频晶体8，经滤光片9滤掉绿光后，可获得266nm的高亮度紫外光再被f-θ镜11聚焦到工件12上。
权利要求1.一种高亮度全固态紫外激光光源，其特征在于由对称的半导体激光器阵列(3)作泵浦源，激光依次经过全反射镜(1)、声光调Q装置(2)、激光棒(4)、二色镜(5)、倍频晶体(6)、二色镜(7)、四倍频晶体(8)、滤光片(9)、X-Y振镜组(10)和f-θ聚焦镜(11)，最后入射到透明工件(12)上。
2.根据权利要求1所述的高亮度全固态紫外激光光源，其特征在于激光棒(4)是钇铝石榴石晶体，被安装在3只半导体激光器阵列(3)所在的同心圆的轴心线上。
3.根据权利要求1所述的高亮度全固态紫外激光光源，其特征在于选择II类位相匹配的磷酸钛氧钾晶体作倍频晶体(6)；选择I类位相匹配的偏硼酸钡晶体作四倍频晶体(8)，由此组成高转换效率的倍频系统。
4.根据权利要求1所述的高亮度全固态紫外激光光源，其特征在于滤光片(9)是对266nm紫外光高透过的；是对532nm绿光强吸收的。
专利摘要本实用新型涉及一种激光打标机的光源，特别是采用钇铝石榴石激光棒产生了高亮度的基频光；再用倍频的方法产生高亮度紫外光作为激光打标机光源，属于激光技术应用领域。本实用新型的技术方案由对称的半导体激光器阵列作泵浦源，激光依次经过全反射镜、声光调Q装置、激光棒、二色镜、倍频晶体、二色镜、四倍频晶体、滤光片、X－Y振镜组和f－θ聚焦镜，最后入射到透明工件上。本实用新型的有益效果该光源的装置简单、成本低、转换效率高。输出的光束质量好，光束品质因子小于2，紫外光光斑直径最终可以聚焦到微米量级，特别适合于激光精密标识和加工，也有利于开展激光微型防伪技术的应用研究。
文档编号B41J3/00GK2891404SQ20062002541
公开日2007年4月18日 申请日期2006年2月27日 优先权日2006年2月27日
发明者王宏杰, 李可佳, 孟祥茜, 刘哲, 索超, 吕福云, 张光寅 申请人:南开大学