一种输出自反馈的紫外激光器的制作方法

本实用新型涉及激光器领域，尤其涉及一种输出自反馈的紫外激光器。

背景技术：

目前，紫外激光器有波长短，光斑小，峰值功率高等优点，目前紫外激光设备在医疗、光刻、光印刷、精密材料加工、紫外固化、光谱分析和科学研究等领域有广泛的应用；其中，355nm紫外激光应用于冷加工领域，在非金属以及精密加工中的应用价值尤其突出；随着紫外激光器的应用领域不断扩大，全球对精细加工的需求日益增加，也对紫外激光设备的要求更高；除了激光质量外，对使控制的要求也越来越高；具有输出自反馈功能的紫外激光器可以实时有效的监测激光器的出光情况，控制出光的异常状态，对被加工物质起到一定的保护作用；随着紫外激光器数量的增加，出光功率不断的增强，现有的技术都是在这两个方向进行研究；而没有在激光器的控制方面进行深入的研究，现有紫外激光器内部缺少输出自反馈装置，无法实时掌握激光器的输出状态，激光器使用安全的保障较低。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种输出自反馈的紫外激光器，以解决上述技术问题的至少一种。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下，一种输出自反馈的紫外激光器，包括：激光发射装置、分束镜、分光镜和光电探测器；分束镜设置在激光发射装置的激光射出的方向上，分光镜设置在分束镜反射光射出的方向上，光电探测器设置在分光镜反射光射出的方向上。

本实用新型的有益效果是：通过设置激光发射装置实现紫外激光的产生并射出，通过分束镜和分光镜共同的反射作用，将激光发射装置产生的一部分紫外光反馈至光电探测器中，实现了紫外激光器具备自反馈功能，同时，光电探测器量程为毫瓦(mw)级别；光电探测器需要高响应速度及灵敏度，当激光通过分光镜时，部分激光能量通过分光镜反射到光电探测器上，光电探测器接收到光信号后，将光信号转化为电信号，控制系统通过对反馈电信号的不同分析激光器的出光状态，从而达到了监测激光器出光情况的功能，控制了出光异常的状态，本实用新型的装置安全可靠、结构简单、加工成本低且控制方便；将本实用新型应用到生产实践中，带输出自反馈功能的激光器非常实用，紫外激光经过所述分光镜后被光电探测器所接收，当激光器出现输入控制信号超出接收范围或者激光器自身控制系统出现不受控状态时，系统独立的逻辑电路可以及时切断不正常的调制信号，或者直接切断电源，从而有效的保护了被加工件，发出报警信号提醒故障。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，还包括密闭箱体，密闭箱体内设置有容纳腔，容纳腔内设置有分隔板将容纳腔分隔为激光谐振腔和出光反馈腔，激光发射装置和分束镜均设置在激光谐振腔内，分光镜和光电探测器均设置在出光反馈腔内，分隔板上设置有透光孔，透光孔设置在分束镜和分光镜之间。

采用上述进一步方案的有益效果：通过分隔板将密闭箱体设置为激光谐振腔和出光反馈腔，减少了两个腔室内不同波长的激光之间产生的相互干扰，有效的提高了分束镜和分光镜的反射和透射性能；通过设置透光孔，实现了激光发射装置产生的一定波长的激光经由从激光谐振腔中的分束镜反射至出光反馈腔中的分光镜中，从而实现了紫外激光器较稳定的自反馈性能。

进一步，激光发射装置包括均设置在激光谐振腔内的半导体光源、晶体模块、声光Q开关、倍频组件、反射镜和输出耦合镜；晶体模块设置有分别与激光发射方向垂直的第一端面和第二端面，晶体模块上还设置有与激光发射方向平行的第三端面；半导体光源设置在第三端面的外侧；反射镜设置在第一端面的外侧，反射镜和第一端面之间设置有声光Q开关；输出耦合镜设置在第二端面的外侧，输出耦合镜和第二端面之间设置有倍频组件。

采用上述进一步方案的有益效果：通过设置半导体光源，有效的提供了装置发射紫外激光所需的红外激光；通过设置晶体模块，实现了将半导体光源产生的红外激光进行90°的转折后的双向射出，实现了其在有反射镜和输出耦合镜共同构成的谐振腔体内的往复谐振，通过设置声光Q开关和倍频组件，有效的实现了将红外激光经过倍频后转换为紫外激光。

进一步，倍频组件包括设置在第二端面和输出耦合镜之间的二倍频晶体和三倍频晶体，三倍频晶体设置在二倍频晶体和输出耦合镜之间。

采用上述进一步方案的有益效果：通过设置二倍频晶体和三倍频晶体的共同倍频效应，有效的将红外激光倍频转换为紫外激光，具有较好的光学均匀性，且物化性能稳定。

进一步，还包括保护窗，保护窗设置在密闭箱体上，保护窗位于分光镜透射光射出的方向上。

采用上述进一步方案的有益效果：通过设置保护窗，实现了对激光器内部较好的防尘密封作用。

进一步，分束镜和激光发射装置激光射出方向之间的夹角为45°，分光镜和分束镜反射光射出的方向之间的夹角为45°。

采用上述进一步方案的有益效果：通过将分束镜的安装角度设置为与激光射出方向为45°且将分光镜的安装角度设置为和分束镜反射光射出方向为45°，极大的精简了整个装置的结构尺寸，具备较高的反射率，反射效果相比于其他角度更好。

进一步，分束镜的材质为熔融石英制成且其靠近分光镜的一侧镀有用于反射波长为355nm紫外光的膜层。

采用上述进一步方案的有益效果：实现了只有355nm波长的紫外激光被分束镜反射至出光反馈腔内，具备较好的识别精度，避免其他波长产生的对分光镜以及光电探测器的干扰。

进一步，分光镜的材质为熔融石英制成且其靠近分束镜的一侧镀有用于透射波长为355nm紫外光的膜层。

采用上述进一步方案的有益效果：实现了355nm波长紫外激光经过分光镜后光束能量分为两部分，主光路激光透过分光镜并穿过保护窗出射，副光路激光被分光镜反射后入射到光电探测器，分光镜为特殊镀膜工艺制作，分光镜只透射355nm波长的紫外激光；分光镜对355nm波长的激光透射率为98％。

进一步，分光镜靠近分束镜的一侧还镀有用于将532nm波长激光全部反射的膜层。

采用上述进一步方案的有益效果：实现了在分光镜只透射355nm波长的紫外激光的同时对532nm波长激光全反射。

进一步，密闭箱体和分隔板均为不锈钢材料制成。

采用上述进一步方案的有益效果：通过将密闭箱体设置为不透光材料，减少了装置内产生的激光对外界设备及人员产生的损伤，通过将分隔板设置为不透光材料，减少了激光谐振腔内装置和出光反馈腔内装置的相互干扰，提高了光电探测器的检测精度。

附图说明

图1为本实用新型的一种输出自反馈的紫外激光器的结构图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、密闭箱体，2、反射镜，3、声光Q开关，4、半导体光源，5、晶体模块，6、二倍频晶体，7、三倍频晶体，8、输出耦合镜，9、分束镜，10、激光谐振腔，11、透光孔，12、分光镜，13、保护窗，14、光电探测器，15、分隔板，16、出光反馈腔。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1所示，本实施例中的一种输出自反馈的紫外激光器，包括：激光发射装置、分束镜9、分光镜12和光电探测器14；分束镜9设置在激光发射装置的激光射出的方向上，分光镜12设置在分束镜9反射光射出的方向上，光电探测器14设置在分光镜12反射光射出的方向上。

具体的，激光发射装置可采用现有技术中常见的产生紫外激光的装置，也可采用本实用新型技术方案特制的激光发射装置；光电探测器14采用现有技术中常用的能够识别检测紫外激光信号的光电传感器，分束镜9和分光镜12均能实现对特定波长紫外激光的反射作用。

本实施例的有益效果是：通过设置激光发射装置实现紫外激光的产生并射出，通过分束镜9和分光镜12共同的反射作用，将激光发射装置产生的一部分紫外光反馈至光电探测器14中，实现了紫外激光器具备自反馈功能，同时，光电探测器14量程为毫瓦(mw)级别；光电探测器14需要高响应速度及灵敏度，当激光通过分束镜9时，部分激光能量通过分束镜9反射到光电探测器14上，光电探测器14接收到光信号后，将光信号转化为电信号，控制系统通过对反馈电信号的不同分析激光器的出光状态，从而达到了监测激光器出光情况的功能，控制了出光异常的状态，本实施例的装置安全可靠、结构简单、加工成本低且控制方便；将本实施例应用到生产实践中，带输出自反馈功能的激光器非常实用，紫外激光经过所述分光镜12后被光电探测器14所接收，当激光器出现输入控制信号超出接收范围或者激光器自身控制系统出现不受控状态时，系统独立的逻辑电路可以及时切断不正常的调制信号，或者直接切断电源，从而有效的保护了被加工件，发出报警信号提醒故障。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

如图1所示，在一些可选的实施例中的一种输出自反馈的紫外激光器，还包括密闭箱体1，密闭箱体1内设置有容纳腔，容纳腔内设置有分隔板15将容纳腔分隔为激光谐振腔10和出光反馈腔16，激光发射装置和分束镜9均设置在激光谐振腔10内，分光镜12和光电探测器14均设置在出光反馈腔16内，分隔板15上设置有透光孔11，透光孔11设置在分束镜9和分光镜12之间。

具体的，激光发射装置和分束镜9均可以采用螺栓连接的方式固定在激光谐振腔10内；同样的，分光镜12和光电探测器14均可以采用螺栓连接方式固定在出光反馈腔16内。

采用上述实施例的有益效果：通过分隔板15将密闭箱体1设置为激光谐振腔10和出光反馈腔16，减少了两个腔室内不同波长的激光之间产生的相互干扰，有效的提高了分束镜9和分光镜12的反射和透射性能；通过设置透光孔11，实现了激光发射装置产生的一定波长的激光经由从激光谐振腔10中的分束镜9反射至出光反馈腔16中的分光镜12中，从而实现了紫外激光器较稳定的自反馈性能。

如图1所示，在一些可选的实施例中的一种输出自反馈的紫外激光器，激光发射装置包括均设置在激光谐振腔10内的半导体光源4、晶体模块5、声光Q开关3、倍频组件、反射镜2和输出耦合镜8；晶体模块5设置有分别与激光发射方向垂直的第一端面和第二端面，晶体模块5上还设置有与激光发射方向平行的第三端面；半导体光源4设置在第三端面的外侧；反射镜2设置在第一端面的外侧，反射镜2和第一端面之间设置有声光Q开关3；输出耦合镜8设置在第二端面的外侧，输出耦合镜8和第二端面之间设置有倍频组件。

具体的，半导体光源4指的是能产生激光的激光二极管，声光Q开关3是在激光腔内起调Q作用的功能元件，是作为一种受控的可变损耗而插入的。通过激光调Q能使连续激光功率输出转化为具有高峰值功率的激光脉冲输出，倍频组件能够实现将产生的输出信号频率是输入信号频率的整数倍；反射镜2和输出耦合镜8共同构成谐振腔。

采用上述实施例的有益效果：通过设置半导体光源4，有效的提供了装置发射紫外激光所需的红外激光；通过设置晶体模块5，实现了将半导体光源4产生的红外激光进行90°的转折后的双向射出，实现了其在有反射镜2和输出耦合镜8共同构成的谐振腔体内的往复谐振，通过设置声光Q开关3和倍频组件，有效的实现了将红外激光经过倍频后转换为紫外激光。

如图1所示，在一些可选的实施例中的一种输出自反馈的紫外激光器，倍频组件包括设置在第二端面和输出耦合镜8之间的二倍频晶体6和三倍频晶体7，三倍频晶体7设置在二倍频晶体6和输出耦合镜8之间。

具体的，二倍频晶体6和三倍频晶体7均为倍频晶体，是一种用于倍频效应的一类非线性光学晶体。

采用上述实施例的有益效果：通过设置二倍频晶体6和三倍频晶体7的共同倍频效应，有效的将红外激光倍频转换为紫外激光，具有较好的光学均匀性，且物化性能稳定。

如图1所示，在一些可选的实施例中的一种输出自反馈的紫外激光器，还包括保护窗13，保护窗13设置在密闭箱体1上，保护窗13位于分光镜12透射光射出的方向上。

采用上述实施例的有益效果：通过设置保护窗13，实现了对激光器内部较好的防尘密封作用。

如图1所示，在一些可选的实施例中的一种输出自反馈的紫外激光器，分束镜9和激光发射装置激光射出方向之间的夹角为45°，分光镜12和分束镜9反射光射出的方向之间的夹角为45°。

采用上述实施例的有益效果：通过将分束镜9的安装角度设置为与激光射出方向为45°且将分光镜12的安装角度设置为和分束镜9反射光射出方向为45°，极大的精简了整个装置的结构尺寸，具备较高的反射率，反射效果相比于其他角度更好。

如图1所示，在一些可选的实施例中的一种输出自反馈的紫外激光器，分束镜9的材质为熔融石英制成且其靠近分光镜12的一侧镀有用于反射波长为355nm紫外光的镀膜。

具体的，能够反射波长355nm紫外光的镀膜为金属铝镀膜中的紫外铝膜。

采用上述实施例的有益效果：实现了只有355nm波长的紫外激光被分束镜9反射至出光反馈腔内，具备较好的识别精度，避免其他波长产生的对分光镜12以及光电探测器14的干扰。

如图1所示，在一些可选的实施例中的一种输出自反馈的紫外激光器，分光镜12的材质为熔融石英制成且其靠近分束镜9的一侧镀有用于透射波长为355nm紫外光的膜层。

采用上述实施例的有益效果：实现了355nm波长紫外激光经过分光镜12后光束能量分为两部分，主光路激光透过分光镜12并穿过保护窗13出射，副光路激光被分光镜12反射后入射到光电探测器14，分光镜12为特殊镀膜工艺制作，分光镜12只透射355nm波长的紫外激光；分光镜12对355nm波长的激光透射率为98％。

如图1所示，在一些可选的实施例中的一种输出自反馈的紫外激光器，分光镜12靠近分束镜9的一侧还镀有用于将532nm波长激光全部反射的膜层。

采用上述实施例的有益效果：实现了在分光镜12只透射355nm波长的紫外激光的同时对532nm波长激光全反射。

如图1所示，在一些可选的实施例中的一种输出自反馈的紫外激光器，密闭箱体1和分隔板15均为不锈钢材料制成。

采用上述实施例的有益效果：通过将密闭箱体1设置为不透光材料，减少了装置内产生的激光对外界设备及人员产生的损伤，通过将分隔板15设置为不透光材料，减少了激光谐振腔10内装置和出光反馈腔16内装置的相互干扰，提高了光电探测器14的检测精度。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例一”、“实施例二”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体方法、装置或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、方法、装置或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。