一种紫外激光器的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明设及激光技术领域，特别设及一种紫外激光器。
【背景技术】
[0002] 紫外激光波长短，聚焦光斑小，光子能量大，在材料加工过程中直接破坏许多非金 属材料的分子键而实现"冷"加工，材料边缘光滑，炭化小。二极管累浦的355nm紫外激光器 具有光束质量好、效率高、功率稳定性好、可靠性高、使用方便、体积小等诸多优点，在精密 材料加工、光刻、光谱分析、医疗和科研等领域有着广泛的应用。
[0003] 二极管累浦的大功率(〉8W)355nm紫外激光都是通过将波长1064nm的基频红外激 光进行腔内或腔外二倍频，然后部分基频光与二倍频产生的532nm绿光进行相应方式S倍 频（即和频)实现的。二倍频与=倍频都是激光在光学非线性晶体中进行的非线性转换过 程。相较于腔内非线性转换方式，腔外方式激光聚焦光斑更小，对光学非线性晶体表面锻膜 的要求更高，因此晶体更容易损坏。国外相干（Coherent)、光谱物理（Spectra-Physics)等 公司都是采用运种非线性转换方式。它们是通过对非线性晶体进行移位W限制晶体表面工 作点工作时间的方法，来保证激光器长时间稳定可靠工作的。但是运种方法对晶体位置移 动控制有非常高的要求(激光相对非线性晶体只有一个最佳朝向位置），一般要进行精密的 位置检测和判别，系统控制复杂。同时要实现高效率的二倍频及=倍频，进入=倍频非线性 晶体中的l〇64nm红外激光和53化m绿光光子数之比应为1:1，而实际上两种波长激光光子数 很难达到运个配比，从而影响非线性转换效率。对于腔内方式，由于激光器腔内光强比腔外 有一个数量级的提高，和腔外非线性转换方式相比，要实现同样效率、同等功率的紫外激光 输出，运种方式对非线性晶体表面锻膜的要求比腔外方式低得多，因此晶体寿命更长。运种 方式一般没有红外激光输出腔外，输出腔外的绿光和紫外激光可W看作是红外激光谐振腔 的一种等效损耗，优化非线性晶体的光学、机械尺寸等参数一般就可W达到很高的非线性 转换效率。但是，由于在激光器腔内有多个波长（红外808nm、1064nm、绿光532nm、紫外 355nm)同时相互作用，彼此之间有能量交换，而运种交换还容易受外界条件(如激光晶体散 热、累浦激光禪合聚焦的光束质量等）的影响；同时非线性二倍频、=倍频晶体需要=个W 上自由度的调节和溫度调节，因此相对于腔外方式更难实现高稳定可靠运转。
[0004] 实现8WW上大功率紫外激光的可靠稳定输出，要求1064nm红外基频激光能够产生 高光束质量的高功率基膜振荡，激光晶体有尽可能小的热透镜和热致双折射效应，同时为 了实现最好的非线性偏振匹配，要求紫外非线性晶体和绿光非线性晶体调节方便，一般要 着眼于解决W下两个方面的技术问题： 1、激光晶体是产生基频激光的工作物质，二极管累浦的355nm大功率紫外激光器激光 晶体一般采用Nd:YV04或者Nd:YAG。运两种激光晶体都要求良好的散热，否则散热不好热阻 很大会导致激光晶体产生很强的热透镜效应和热致双折射效应，激光器不能稳定可靠运 转，严重影响基频基模激光的输出功率和光束质量，从而影响高光束质量大功率紫外激光 的产生，甚至导致不出激光或激光晶体断裂(尤其是Nd:YV04晶体）。一般激光晶体热禪合都 是在晶体侧面包裹一层铜锥，然后用铜块压紧铜锥，再将晶体铜座加热使铜锥融化，运样铜 锥就起到给激光晶体散热的作用。但是运种方法要么因为铜块压得过紧导致激光晶体承受 了压力而引起激光光束崎变，要么因为铜锥不能完全填满激光晶体侧面和铜块之间的缝隙 而导致热阻很大，实际上不能可靠的减小热禪合热阻，严重影响大功率紫外激光的产生。因 此减小激光晶体散热热禪合的热阻，加快激光晶体的散热，无疑是尚待解决的一个关键问 题。
[0005] 2、二倍频晶体和=倍频晶体是产生绿光和紫外光的工作物质，由于设及到二倍 频、=倍频过程中的偏振匹配，为了达到最佳的倍频及和频效率，除了要调节两个晶体的匹 配溫度之外，还要精细调节两个晶体的=个转动自由度，及进行=个转动方向的调节，每个 晶体调节好之后还要固定好晶体座防止跑位。一般两个晶体都是在同一个安装座上面进行 调节，调节时松开紧固螺钉，调好之后再紧固。但是运样一来调好的晶体位置又变了，调节 一个自由度的时候会影响另外两个自由度，晶体始终难W调到最佳位置并紧固，非常繁琐 费时。同时因为共用一个晶体安装座，针对一个晶体的调节会影响另外一个晶体，往往需要 反复调试才能达到效果，浪费很多时间。
[0006] 因此，现有的技术还有待改进和提高。
【发明内容】
[0007] 鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种紫外激光器，二倍频 晶体和=倍频晶体的=个转动自由度可独立进行调节，两两自由度之间的调节不会相互影 响。
[0008] 为了达到上述目的，本发明采取了 W下技术方案： 一种紫外激光器，包括激光器腔体，所述激光器腔体内设置有： 第一累浦激光光源； 第二累浦激光光源； 第一镜片； 第二镜片； 激光晶体模块； 红外激光全反镜； 声光Q开关； =倍频晶体模组，包括=倍频晶体和=倍频晶体座，所述=倍频晶体固定在=倍频晶 体座上，通过=倍频晶体座可调节=倍频晶体的=个转动自由度； 二倍频晶体模组，包括二倍频晶体和二倍频晶体座，所述二倍频晶体固定在二倍频晶 体座上，通过二倍频晶体座可调节二倍频晶体的=个转动自由度； 反射尾镜； 所述第一累浦激光光源发出的累浦激光经过第一镜片进入到激光晶体模块中，所述第 二累浦激光光源发出的累浦激光经过第二镜片进入到激光晶体模块中；所述第一累浦激光 光源发出的累浦激光与所述第二累浦激光光源发出的累浦激光在激光晶体模块中产生基 模振荡并输出基频激光，所述红外激光全反镜将基频激光反射到声光Q开关中，声光Q开关 将连续的基频激光调制为脉冲基频激光并输出;所述脉冲基频激光依次穿过所述=倍频晶 体、二倍频晶体后，经反射尾镜反射回二倍频晶体中；所述二倍频晶体产生绿激光，并输出 到=倍频晶体中，由所述=倍频晶体产生紫外激光。
[0009] 所述的紫外激光器中，所述激光晶体模块包括晶体座和设置在晶体座内的激光晶 体，所述激光晶体与晶体座之间设置有导热膏。
[0010] 所述的紫外激光器中，所述晶体座包括基座、横截面为L形的凸起和横截面为倒L 形的挡块;所述凸起固定在所述基座上，所述挡块设置在所述凸起上，所述凸起和挡块之间 形成用于固定所述激光晶体的通道;所述导热膏设置在激光晶体与所述通道之间的缝隙 中。
[0011] 所述的紫外激光器中，所述激光晶体两端面与所述通道之间设置有娃橡胶圈，所 述娃橡胶圈用于密封所述通道内的导热膏。
[0012] 所述的紫外激光器中，所述=倍频晶体座包括=倍频晶体底座、第一支撑板、第一 固定块和第一组合圆柱体;所述=倍频晶体底座上设置有至少=个螺纹孔，所述=倍频晶 体底座通过与所述螺纹孔适配的固定螺钉固定在所述激光器腔体内；所述第一支撑板竖直 设置在所述=倍频晶体底座上，所述第一支撑板上设置有一个销钉孔、至少两个螺纹孔，所 述第一固定块的左侧面上设置有与所述销钉孔适配的圆柱凸起，所述第一固定块通过与第 一支撑板上的螺纹孔适配的螺钉固定在第一支撑板上;所述第一固定块内设置有用于容纳 所述第一组合圆柱体的第一通孔，所述第一通孔的一端开设在第一固定块的正面，所述第 一通孔的另一端开设在第一固定块的反面;所述第一固定块的顶面设置有螺纹孔，所述第 一固定块顶面的螺纹孔与所述第一通孔连通，所述第一组合圆柱体通过与第一固定块顶面 上的螺纹孔适配的压紧螺钉固定在所述第一通孔内；所述第一组合圆柱体的圆屯、处设置有 用于固定所述=倍频晶体的第一方孔。
[0013] 所述的紫外激光器中，所述第一组合圆柱体包括第一瓣体和第二瓣体，所述第一 瓣体和第二瓣体的径向截面为半圆形，所述第一瓣体的直边侧和第二瓣体的直边侧均设置 有矩形凹槽，所述第一瓣体的矩形凹槽和第二瓣体的矩形凹槽组合成所述第一方孔;所述 第一瓣体和第二瓣体内均设置有第一安装孔，所述第一安装孔内安装有溫度传感器和用于 给所述=倍频晶体加热的导线。
[0014] 所述的紫外激光器中，所述=倍频晶体与第一方孔之间的间隙设置有导热膏。
[0015] 所述的紫外激光器中，所述二倍频晶体座包括二倍频晶体底座、第二支撑板、第二 固定块和第二组合圆柱体;所