腔内倍频增强型激光器的制作方法

本发明属于激光领域，具体涉及一种腔内倍频增强型紫外激光器。

背景技术：

紫外激光器在工业微加工领域具有广泛应用，如应用于工业零部件的打标、钻孔、划片、焊接、切割，以及应用于医疗器械的微加工，电子元件的封装，微型部件立体成型领域。另外，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紫外吸收及医疗领域有着广泛的应用前景。实现激光的核心主要是激光器中可以实现粒子数反转的激光工作物质，即含有亚稳态能级的工作物质。如工作物质为晶体状的或者玻璃的激光器分别称为体激光器和玻璃激光器通常把这两类激光器统称为固体激光器。固定激光器的结构的主要部分组成分别是激光工作物质、光学谐振腔和泵浦系统，固体激光工作物质是把具有能产生受激发射作用的金属离子掺入晶体而制成的。这些掺杂到固体基质中的金属离子的主要特点是：具有比较宽的有效吸收光谱带，比较高的荧光效率，比较长的荧光寿命和比较窄的荧光谱线，因而易于产生粒子数反转和受激发射。固定激光器中的电源为泵浦源供电，以对激光器晶体提供泵浦光，以使激光晶体产生上能级粒子数积累，进而提供增益，产生受激辐射，其中，光学谐振腔由全反射镜和输出镜构成。

目前的腔内倍频结构的分布请参见图1，图1为现有的腔内倍频结构的分布示意图，如图1所示，现有的腔内倍频结构的分布为依次同向排列的全反镜110、SHG(Second-Harmonic Generation)特性晶体120和THG(Third-Harmonic Generation)特性晶体130，其中所述全反镜110用于反射第一次从所述THG特性晶体130射入，以及经过所述SHG特性晶体120到达所述全反镜110的基频光和倍频光，以使所述基频光和所述倍频光按原路返回，进而透射到所述SHG特性晶体120和所述THG特性晶体130中，以使原路返回透射到所述THG特性晶体130中的所述基频光和所述倍频光在所述THG特性晶体130中进行和频，从而产生三倍频光(即是紫外光)。一般情况会在所述THG特性晶体130 的出射紫外光的表面进行布儒斯特角的切割，以使第一次从所述THG特性晶体130射入的基频光的损伤最小，另外的作用是如图1所示，使在所述THG特性晶体130中进行和频产生的紫外光a与透射出所述THG特性晶体的倍频光b和基频光c由于折射率的不同在右侧分割的布儒斯特角平面d进行色散分束传播，毋庸置疑紫外光是激光器的需求输出，但是在输出有效需求的紫外光的同时，从布儒斯特角分束传播出的倍频光没有利用的需求，因而被抛弃，没有实现倍频光的有效利用或者回收，增大了激光器的无效损耗。

技术实现要素：

本发明针对现有激光器无效损耗大、利用率低等问题，提供了一种腔内倍频增强型激光器，旨在提供一种无效损耗低，利用率高，且功率大的腔内倍频增强型激光器。

本发明提供一种腔内倍频增强型激光器，包括依次同向排列分布的第一反射镜、SHG特性晶体和THG特性晶体，所述第一反射镜用于反射从所述THG特性晶体射入传播的基频光经过所述SHG特性晶体到达所述第一反射镜的所述基频光和第一倍频光，以使所述基频光和所述第一倍频光按原路返回，进而透射到所述SHG特性晶体进行Ⅰ类相位匹配的倍频，产生出第二倍频光，同时透射出所述基频光、所述第一倍频光和所述第二倍频光到所述THG特性晶体中进行Ⅱ类相位匹配的和频，以产生及分束输出紫外光，其中，所述第一倍频光为从所述THG特性晶体射入的所述基频光经过所述SHG特性晶体的过程中产生的倍频光，所述SHG特性晶体的入光面和出光面分别镀有用于透射基频光和倍频光的增透膜，以及，所述THG特性晶体的紫外光出光面切割为布儒斯特角平面，所述THG特性晶体出射所述基频光至所述SHG特性晶体的出光面镀有用于透射基频光和倍频光的增透膜和三倍频光高反膜；以及，

所述腔内倍频增强型激光器还包括第二反射镜和第三反射镜，所述第二反射镜用于反射所述THG特性晶体中传播的所述第一倍频光和所述第二倍频光，在所述布儒斯特角平面进行反射至所述THG特性晶体内部，之后又透射出所述THG特性晶体的反射待用倍频光，以光路可逆性的回收所述反射待用倍频光至所述THG特性晶体中进行再和频，所述第三反射镜用于反射所述THG特性晶体中传播的所述第一倍频光和所述第二倍频光在所述布儒斯特角平面进行折射 出所述THG特性晶体的折射待用倍频光，以光路可逆性的回收所述折射待用倍频光至所述THG特性晶体中进行再和频。

作为一种可选的实施方式，所述第一反射镜为用于基频光和倍频光进行反射的全反镜。

作为一种可选的实施方式，所述第二反射镜和所述第三反射镜为用于倍频光进行反射的全反镜。

作为一种可选的实施方式，所述SHG特性晶体为三硼酸锂晶体或者β相偏硼酸钡晶体或者磷酸二氢钾。

作为一种可选的实施方式，所述THG特性晶体为三硼酸锂晶体。

本发明提供一种腔内倍频增强型激光器，包括依次同向排列分布的第一反射镜、SHG特性晶体和THG特性晶体，还包括第二反射镜和第三反射镜，所述第一反射镜用于反射从所述THG特性晶体射入传播的基频光经过所述SHG特性晶体到达所述第一反射镜的所述基频光和第一倍频光，以使所述基频光和所述第一倍频光按原路返回，进而透射到所述SHG特性晶体产生出第二倍频光，同时透射出所述基频光、所述第一倍频光和所述第二倍频光到所述THG特性晶体中进行和频产生及分束输出紫外光，以及所述第二反射镜用于反射所述THG特性晶体中传播的所述第一倍频光和所述第二倍频光在所述布儒斯特角平面进行反射至所述THG特性晶体内部，之后又透射出所述THG特性晶体的反射待用倍频光，以光路可逆性的回收所述反射待用倍频光至所述THG特性晶体中，所述第三反射镜用于反射所述THG特性晶体中传播的所述第一倍频光和所述第二倍频光在所述布儒斯特角平面进行折射出所述THG特性晶体的折射待用倍频光，以光路可逆性的回收所述折射待用倍频光至所述THG特性晶体中，在输出有效需求的紫外光的同时，以光路可逆性的回收所述折射待用倍频光和所述反射待用倍频光至所述THG特性晶体中进行再和频，通过回收充分利用了紫外激光器腔内倍频的倍频光，降低了激光器的无效损耗，使和频的效率最大，同时回收后的倍频光可进行多次和频，增加了紫外光的功率输出。

附图说明

图1为现有的腔内倍频结构的分布示意图；

图2为本发明实施例提供的一种腔内倍频增强型激光器的结构图。

具体实施方式

下面阐述的实施例代表允许本领域技术人员实践本发明的必要信息，并且示出实践本发明的最佳方式。一旦根据附图阅读了以下的描述，本领域技术人员就将理解本发明的构思并且将认识到此处未特别阐明的这些构思的应用。应当理解，这些构思和应用落入本公开和所附权利要求书的范围。下面结合实施例对本发明进一步说明。

请参见图2，图2为本发明实施例提供的一种腔内倍频增强型激光器的结构示意图。如图2所示，本实施例提供的腔内倍频增强型激光器包括依次同向排列分布的第一反射镜210、SHG特性晶体220、THG特性晶体230、第二反射镜240和第三反射镜250，第一反射镜210用于反射从THG特性晶体230射入传播的基频光经过SHG特性晶体220到达第一反射镜210的基频光和第一倍频光，以使基频光和第一倍频光按原路返回，进而透射到SHG特性晶体220进行Ⅰ类相位匹配的倍频，产生出第二倍频光，同时透射出基频光、第一倍频光和第二倍频光到THG特性晶体230中进行Ⅱ类相位匹配的和频，以产生及分束输出紫外光b，其中，第一倍频光为从THG特性晶体230射入的基频光经过SHG特性晶体220的过程中产生的倍频光，SHG特性晶体220的入光面和出光面分别镀有用于透射基频光和倍频光的增透膜，以及，THG特性晶体230的紫外光出光面切割为布儒斯特角平面，THG特性晶体230出射基频光至SHG特性晶体220的出光面镀有用于透射基频光和倍频光的增透膜和三倍频光高反膜；三倍频光高反膜为紫外光高反膜。以及，第二反射镜240用于反射THG特性晶体230中传播的第一倍频光和第二倍频光，在布儒斯特角平面进行反射至THG特性晶体230内部，之后又透射出THG特性晶体230的反射待用倍频光c，以光路可逆性的回收反射待用倍频光至THG特性晶体230中进行再和频，第三反射镜250用于反射THG特性晶体230中传播的第一倍频光和第二倍频光在布儒斯特角平面进行折射出THG特性晶体230的折射待用倍频光c，以光路可逆性的回收折射待用倍频光至THG特性晶体230中进行再和频。

优选的，第一反射镜210为用于基频光和倍频光进行反射的全反镜。

优选的，第二反射镜240和第三反射镜250为用于倍频光进行反射的全反镜。

优选的，SHG特性晶体220为三硼酸锂晶体。SHG特性晶体220选择为三硼酸锂晶体，主要是由于三硼酸锂晶体属于微潮解晶体，并不需要进行特殊的避湿处理，以及具有较高的非线性系数。

优选的，THG特性晶体230为三硼酸锂晶体。THG特性晶体230选择为三硼酸锂晶体，主要是由于三硼酸锂晶体属于微潮解晶体，并不需要进行特殊的避湿处理，以及具有较高的非线性系数，且转化紫外光的效率比较高，在紫外光的损伤阈值高，使用寿命长等特点。

本发明实施例提供的腔内倍频增强型激光器，包括依次同向排列分布的第一反射镜210、SHG特性晶体220和THG特性晶体230，还包括第二反射镜240和第三反射镜250，第一反射镜210用于反射从THG特性晶体230射入传播的基频光经过SHG特性晶体220到达第一反射镜210的基频光和第一倍频光，以使基频光和第一倍频光按原路返回，进而透射到SHG特性晶体220产生出第二倍频光，同时透射出基频光、第一倍频光和第二倍频光到THG特性晶体230中进行和频产生及分束输出紫外光，以及第二反射镜240用于反射THG特性晶体230中传播的第一倍频光和第二倍频光在布儒斯特角平面进行反射至THG特性晶体230内部，之后又透射出THG特性晶体230的反射待用倍频光，以光路可逆性的回收反射待用倍频光至THG特性晶体230中，第三反射镜250用于反射THG特性晶体230中传播的第一倍频光和第二倍频光在布儒斯特角平面进行折射出THG特性晶体230的折射待用倍频光，以光路可逆性的回收折射待用倍频光至THG特性晶体230中，在输出有效需求的紫外光的同时，以光路可逆性的回收折射待用倍频光和反射待用倍频光至THG特性晶体230中进行再和频，通过回收充分利用了紫外激光器腔内倍频的倍频光，降低了激光器的无效损耗，使和频的效率最大，同时回收后的倍频光可进行多次和频，增加了紫外光的功率输出。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。