1.本实用新型属于激光技术领域，涉及一种紫外和频晶体的换点装置。
背景技术：
2.相对于红外激光光子通过受激辐射的方式产生，紫外激光光子通常是由倍频、和频技术得到，所以紫外激光光子的频率更高。这意味着紫外激光有更高的单光子能量（e=hγ，e代表光子能量，γ代表光子能量，h为普朗克常数）。由于紫外激光的单光子能量较强，其与材料相互作用的过程直接破坏材料表面的化学键，使材料直接气化与基体分离，因此加工过程中材料更容易吸收紫外激光，表面形成更小的热影响区域。特别是在聚合物材料、复合材料、金属材料的加工中，紫外激光与红外激光相比有更多的优势。
3.紫外激光光子通常由红外激光光子通过倍频、和频等非线性技术实现。在非线性技术的转换过程中，需要高的峰值功率密度才能产生高的转换效率。然而高的峰值功率密度意味着产生的紫外激光光子更加集中，对材料的破坏性更大，尤其是在产生紫外激光最强的和频晶体的紫外出光端面。超高峰值功率密度的紫外光会对和频晶体及其同光面上的光学膜层造成极其严重的破坏作用，降低晶体的实际使用寿命，从而影响整个激光系统的长期稳定可靠性。
4.为解决以上由紫外激光造成的和频晶体失效问题，提升系统整体使用寿命，有两种思路和方法可以实现更换晶体的通光区域。一种采用平行移动晶体的方式，实现和频晶体被紫外激光打坏的区域的更换。另一种通过平移和频晶体光线的方式实现和频晶体通光区域的变化。第一种方法由于需要保证晶体的精确平移，因此需要精密的运动机械及控制系统，相对昂贵；第二种方式中光线的平移会造成紫外激光产生后的整个系统光路的平移，每换一次光线需要重新调整光路，不利于整体效率的提升。
5.如专利cn112630956a所公开的一种紫外谐波晶体的换点方法，其虽然实现了通过平移光线实现了晶体换点，但是引入了复杂的偏心补偿器系统，需要由精确的运动装置和控制系统来完成，增加了整个系统的复杂程度，不利于系统的精确性和整体稳定性。
技术实现要素：
6.针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种更加简洁高效，稳定可靠的紫外和频晶体的换点装置，采用以下技术方案。
7.一种紫外激光晶体的换点装置，沿光线行进方向依次包括激光器、第一布儒斯特平行板、倍频晶体、紫外和频晶体和第二布儒斯特平行板；激光器发出的第一激光束以第一布儒斯特角入射到第一布儒斯特平行板上，入射的第一激光束偏振方向和第一布儒斯特角入射面平行，所述第一激光束以平行于其入射方向的方式在第一布儒斯特平行板的出射面出射，进入倍频晶体产生倍频激光束，所述第一激光束和所述倍频激光束一起从倍频晶体出射，并一起进入到紫外和频晶体产生和频激光束；和频激光束以第二布儒斯特角入射到第二布儒斯特平行板，入射的和频激光束偏振方向和第二布儒斯特角入射面平行，和频激
光束以平行于其入射方向的方式在第二布儒斯特平行板的出射面出射；所述第一布儒斯特平行板固定在一平移导轨上，通过所述平移导轨带动所述第一布儒斯特平行板移动。
8.优选地，所述换点装置沿光路行进方向在激光器之后、第一布儒斯特平行板之前还包括第一透镜、第二透镜，第一透镜和第二透镜用于对入射的激光束进行准直。
9.优选地，所述第一透镜的光轴与激光束光轴同轴。
10.优选地，所述第一透镜是单透镜或组合透镜。
11.优选地，所述换点装置沿光路行进方向在第一、第二透镜之后，第一布儒斯特平行板之前还包括第一反射镜和第二反射镜，所述第一反射镜对准直后的入射激光束的位置进行调节，所述第二反射镜对激光束的角度进行调节。
12.优选地，所述第一布儒斯特平行板的厚度d1满足公式：
13.其中，l为和频晶体上移动点的间距，d1为第一布儒斯特平行板厚度，n1为空气折射率，n2为第一布儒斯特平行板折射率。
14.优选地，所述第二布儒斯特平行板的厚度d2满足公式：
15.其中，l为和频晶体上移动点的间距，d2为第二布儒斯特平行板厚度，n1为空气折射率，n3为第二布儒斯特平行板折射率。
16.本实用新型提供的一种紫外激光晶体的换点装置，通过在光路中插入设计好厚度的布儒斯特平行板的方式，实现光路的平移；此方案可以快捷、精确地完成光路平移，极大地简化了评议光路实现晶体换点的方式，且后续光路被补偿后和原光路一致。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本实用新型提供的一种紫外和频晶体的换点装置。
19.图中，1.激光器，2.第一透镜，3.第二透镜，4.第一反射镜，5.第二反射镜，6.第一布儒斯特平行板，7.倍频晶体，8.和频晶体，9.第二布儒斯特平行板。
具体实施方式
20.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
21.图1是本实用新型实施例中紫外和频晶体的换点装置结构图。如图1所示，本实施例中的紫外和频晶体的换点装置沿光线行进方向依次包括激光器1、第一透镜2、第二透镜
3、第一反射镜4、第二反射镜5、第一布儒斯特平行板6、倍频晶体7、和频晶8、第二布儒斯特平行板9。
22.为了保证较高的倍频效率，倍频晶体对于入射的激光束的发散角范围有一定要求，因此激光器1发出的激光束通过第一透镜2和第二透镜3对入射激光束进行准直，通过调整得到合适的发散角。
23.为了对激光束进行精确传输，对激光束的位置和角度进行细微调节。本实施例中，第一反射镜4和第二反射镜5用于对准直后入射的激光束的位置和角度进行调节，第一反射镜4用于调节激光束的位置，第二反射镜5用于调节激光束的角度，使其满足精确的空间方位的调节。
24.激光束通过第一布儒斯特平行板6实现激光束无能量损失的平行偏移。在经过第一布儒斯特平行板6时，激光束以布儒斯特角入射，且入射激光束的偏振方向和布儒斯特角入射面平行，入射到布儒斯特平行板6的光束在入射平面内完全透射到布儒斯特平行板6内部，通过另外一个出射平面同样以无能量损失的形式平行于入射激光束出射到布儒斯特平行板6的外部。因此，入射激光全部平行出射布儒斯特平行板6。
25.从布儒斯特平行板6出射后，激光束首先通过倍频晶体7产生倍激激光束，激光束和倍频激光束一起从倍频晶体7出射并一起进入紫外和频晶体8，在非线性作用下产生和频激光束。
26.和频激光束从紫外和频晶体8出射，进入第二布儒斯特平行板9，和频激光束以布儒斯特角入射，且入射激光束的偏振方向和布儒斯特角入射面平行，入射到布儒斯特平行板9的紫外和频激光束在入射平面内完全透射到布儒斯特平行板9内部，通过另外一个平面同样以无能量损失的形式平行于入射紫外和频激光束出射到布儒斯特平行板9外，实现无能量损失平行偏移。
27.为了实现对进入倍频晶体的激光束进行平行偏移，在本实施例中，第一布儒斯特平行板6固定在一个平行移动导轨上，以将第一布儒斯特平行板插入光路。通过平行移动的导轨带动第一布儒斯特平行板6运动，实现对进入倍频晶体的激光束进行平行偏移，最终使得紫外和频晶体8上激光的位置变化，实现换点。
28.此处由于激光束以布氏角入射，入射激光束对入射角不敏感，布儒斯特平行板对光束的偏移量只由厚度和折射率决定，透过能量接近100%，因此对导轨的精度要求很低，只需满足平移插入光路，固定牢靠即可。微小振动亦不影响激光束光路的偏移量和能量变化。
29.因此，按照如下公式对第一布儒斯特平行板6进行定制和固定。
30.其中，l为和频晶体上移动点的间距，d1为第一布儒斯特平行板厚度，n1为空气折射率，n2为第一布儒斯特平行板折射率。
31.对进入倍频晶体的激光束进行平行偏移后，为了保证从和频晶体出射的紫外激光束与原入射激光束在光路上对准，需对紫外激光束进行平移补偿，因此设置第二布儒斯特平行板9，第二布儒斯特平行板9按照如下公式进行定制和固定。
[0032][0033]
其中，l为和频晶体上移动点的间距，d2为第二布儒斯特平行板厚度，n1为空气折射率，n3为第二布儒斯特平行板折射率。
[0034]
更进一步地，为了使激光束的发散角更小，提升倍频效率，本实施例中，第一透镜的光轴可与激光束光轴同轴，使得第一透镜整形输出的激光束有合适的发散角。第一透镜可以是单透镜或组合透镜。
[0035]
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，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。