一种无走离的266nm紫外激光合频技术装置以及使用方法与流程

1.本发明涉及光学器件加工技术领域，具体为一种无走离的266nm紫外激光合频技术装置以及使用方法。


背景技术：

2.在器件加工领域，相对于波长较长的红外光，利用紫外激光对器件进行加工具有一些特殊的优点：首先，红外光或可见光通常依靠产生局部热量使器件熔化或汽化的方式加工，该加工方式会导致被加工区域周围结构的严重破坏，因而限制了器件边缘强度和产生精细特征的能力，而紫外激光加工则是通过直接破坏连接物质原子的化学键，这种直接将物质分离成原子的“冷”过程，并不会对加工区域加热。其次，由于众多玻璃和晶体材料对紫外光（300nm以下）都有强烈的吸收效用，而对近红外和可见光的吸收效果较弱。因此在实际生产中无法采用近红外光或可见光对这类材料加工，相反采用紫外激光则可以对此类材料加工。
3.在生物医学研究领域内，全固态紫外激光由于方向性好、亮度高、单色性好以及单光子能量大的优点，大大的提高了紫外激光器的时间分辨率、波长分辨率和紫外光束对分子间连接的破坏能力，因此在工作过程中可以避免因吸收激光能量造成组织的热损伤。高功率密度的紫外光束还能有效地打断有机材料的化学键，准确切割各种生物组织，在激光矫正近视、老花，治疗白内障，血管整形以及神经外科手术等方面都有广泛应用；现行技术方案中，大部分均采用bbo晶体做四倍频来实现266nm激光的输出，由于bbo晶体走离角较大，导致266nm激光光斑形态及光束质量都比较差，且bbo晶体极易潮解，使用寿命低；也有少部分方案中开始使用lbo晶体通过合频的方式来实现266nm激光的输出，但是方案中均是采用三片lbo晶体级联的方式，该方案中前两级倍频过程中的热影响导致1064nm和355nm激光光斑形态的恶化、第三级lbo晶体对532nm激光的吸收以及前两级lbo晶体的走离叠加，会直接影响合频效率，同时还会导致合频后266nm激光光斑的恶化，为此，我们提供一种无走离的266nm紫外激光合频技术，既可以提升266nm激光的转化效率，又可以优化其光束质量。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种无走离的266nm紫外激光合频技术装置以及使用方法，以解决现有技术方案中，倍频晶体和非线性晶体级联的合频方案中的走离现象。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种无走离的266nm紫外激光合频技术装置，其特征在于：包括1064nm基频光激光器本体、耦合整形系统、第一高反镜、二倍频晶体、三倍频晶体、第一分光镜、第二高反镜、第三高反镜、第三分光镜、信号探测器、合频晶体和和步进电机，基频光1064nm通过耦合整形系统向后传输；优选的，所述第一高反镜用于反射分束出来的基频光，再经过所述第二分光镜合束进入所述合频晶体，以确保合频前的基频光光束质量不受影响，所述第一分光镜将355nm
激光分束后，通过所述第二高反镜和第三高反镜，再经过所述第二分光镜合束进入所述合频晶体；优选的，所述第二高反镜和第三高反镜均固定在二维可调镜架上，通过调整二维可调镜架，可以使得355nm激光在所述第二分光镜处合束时与1064nm激光光轴完全重合，所述第二高反镜和第三高反镜下方安装在所述步进电机上，所述信号探测器与所述步进电机电性连接，如所述信号探测器检测出合束后的1064nm激光和355nm激光脉冲信号不同步，则驱动所述步进电机，即可调整延时至两束激光信号同步；优选的，激光进入所述合频晶体14后，可在线调整所述半波片3来控制进入合频晶体14的两束激光功率比，从而优化合频后266nm激光的功率；优选的，一种无走离的266nm紫外激光合频技术装置的使用方法，包括以下步骤：步骤一：基频光通过耦合整形系统后首先经过半波片和偏振片进行分光，一部分基频光经过二倍频晶体，再经过三倍频晶体，产生355nm激光，同时还有残余1064nm和532nm激光，利用第一分光镜将355nm激光反射至上方光路，再经过第二高反镜和第三高反镜，使355nm激光在第二分光镜处合束进入后端光路系统；步骤二：前端分束出的另一部分1064nm基频光经过第一高反镜反射至第二分光镜处，与步骤一中的355nm激光进行合束；步骤三：355nm激光与1064nm激光在第二分光镜处合束时，通过调整两个二维可调镜架，将两束激光的光轴调至完全重合；步骤四：合束后的两束激光经过第三分光镜时，部分激光透过第三分光镜进入信号探测器，信号探测器将探测两个波长的激光脉冲是否同步，如果不同步，将信号反馈给步进电机，通过移动步进电机改变355nm激光的光程来调整延时，直至两束激光的脉冲信号完全同步；步骤五：经过调整后的两束激光经过第三分光镜反射进入合频晶体，由于两束激光无走离，且脉冲信号完全同步，因此可大大提升合频效率，同时可以产生高光束质量的266nm激光光斑，再经分光棱镜可将266nm激光分离出来。
6.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本发明将355nm激光通过第一分光镜分束后再与1064nm激光合束，将第二高反镜和第三高反镜固定在二维可调镜架上可以通过调整两个二维可调镜架使得355nm激光在第二分光镜处合束时与1064nm激光光轴完全重合，这样可以避免由于前两级非线性晶体倍频后产生走离给合频后的激光转换效率及光束质量带来的影响。
7.2、在倍频前将基频光分束，可以通过调整基频光的分光比来控制合频时1064nm激光和355nm激光的能量比，从而可在线优化合频后266nm的激光功率。
8.3、将步进电机和信号探测器电性连接，利用信号探测器和步进电机相匹配，可以在线实时调整两束激光的同步，有效的提高了该方案中的合频效率。
附图说明
9.图1为本发明的无走离的266nm紫外激光合频技术流程结构示意图；图中：1、1064nm基频光激光器本体
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2、耦合整形系统3、半波片
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4、偏振片
5、第一高反镜
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6、二倍频晶体7、三倍频晶体
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8、第一分光镜9、第二高反镜
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10、第三高反镜11、第二分光镜
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12、第三分光镜13、信号探测器
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14、合频晶体15、分光棱镜
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16、步进电机。
具体实施方式
10.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
11.实施例1请参阅图1，本发明提供的一种实施例：无走离的266nm紫外激光合频技术装置包括1064nm基频光激光器本体1、耦合整形系统2、半波片3、偏振片4、第一高反镜5、二倍频晶体6、三倍频晶体7、第一分光镜8、第二高反镜9、第三高反镜10、第二分光镜11、第三分光镜12、信号探测器13、合频晶体14、分光棱镜15和步进电机16；二倍频晶体6晶体端面镀有1064nm增透膜和532nm增透膜；三倍频晶体7晶体端面镀有1064nm增透膜、532nm增透膜和355nm增透膜；合频晶体14晶体端面镀有1064nm增透膜、355nm增透膜和266nm增透膜；二倍频晶体6、三倍频晶体7和合频晶体14均为lbo晶体，且都固定在温度可控的热沉上；第一高反镜5镀有1064nm高反膜；第一分光镜8镀有355nm高反膜，1064nm和532nm增透膜；第二高反镜9和第三高反镜10镀有355nm高反膜；第二分光镜11镀有355nm高反膜和1064nm增透膜；第三分光镜12镀有1064nm和355nm反射膜，且反射率约为99%；基频光通过耦合整形系统后首先经过半波片和偏振片进行分光，一部分基频光经过二倍频晶体，再经过三倍频晶体，产生355nm激光，同时还有残余1064nm和532nm激光，利用第一分光镜将355nm激光反射至上方光路，再经过第二高反镜和第三高反镜，使355nm激光在第二分光镜处合束进入后端光路系统；前端分束出的另一部分1064nm基频光经过第一高反镜反射至第二分光镜处，与上述355nm激光进行合束；355nm激光与1064nm激光在第二分光镜处合束时，通过调整两个二维可调镜架，将两束激光的光轴调至完全重合；合束后的两束激光经过第三分光镜时，部分激光透过第三分光镜进入信号探测器，信号探测器将探测两个波长的激光脉冲是否同步，如果不同步，将信号反馈给步进电机，通过移动步进电机改变355nm激光的光程来调整延时，直至两束激光的脉冲信号完全同步；经过调整后的两束激光经过第三分光镜反射进入合频晶体，由于两束激光无走离，且脉冲信号完全同步，因此可大大提升合频效率，同时可以产生高光束质量的266nm激
光光斑，再经分光棱镜可将266nm激光分离出来。
12.在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
13.最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。