一种高功率紫外皮秒激光器的制作方法

本发明涉及激光，尤其涉及一种高功率紫外皮秒激光器。

背景技术：

1、皮秒激光器是一款脉宽为皮秒的激光器，具有皮秒级超短脉宽、重复频率可调、脉冲能量高等特点，其中，紫外波段(355nm波段)与传统的红外波段(1064nm波段)和绿光波段(532nm波段)相比，可以输出更短的波长，更高的光子能量。因此，紫外皮秒激光器主要工艺应用包括蓝宝石、玻璃、陶瓷等脆性材料微加工、超硬材料精细成型及柔性pcb板微加工，可以充分解决面板显示、光伏、半导体等行业微加工瓶颈。

2、目前市面上的紫外激光器主要包括两种，一种是采用腔内倍频的纳秒调q激光器，另一种是采用腔外倍频的皮秒锁模激光器，其与前者相比，后者涉及的工艺路线更复杂，主要包括种子源稳定锁模技术，多级多程固体放大技术，非线性频率变换技术等。

3、若获得高功率的紫外皮秒激光输出，是需要提高基频光(红外)的输出功率，同时，需要保持好的光束质量。振荡器直接产生的皮秒光源由于功率偏低，单脉冲能量小，很难直接应用于工业生产中，因此需要对信号光进行功率放大，目前工业上的常见的是采用端面泵浦块状晶体搭建多级放大系统。它具有成本较低、结构简单、可靠以及可承受较高的脉冲能量的特点。但是，现有的双程放大的固有结构会产生少量自激光并干扰信号光，从而影响信号光的放大效率和光束质量。

技术实现思路

1、本发明提供了一种高功率紫外皮秒激光器，解决了紫外皮秒激光器中现有的双程放大的固有结构会产生少量自激光并干扰信号光，从而影响信号光的放大效率和光束质量的技术问题。

2、有鉴于此，本发明第一方面提供了一种高功率紫外皮秒激光器，包括：

3、皮秒种子源1、多级放大光路2和频率变换光路3；

4、所述皮秒种子源1用于射出信号光至所述多级放大光路2；

5、所述多级放大光路2用于对所述信号光进行多级放大；

6、其中，所述多级放大光路2中至少包含一级双程放大光路；

7、双程放大光路包括泵浦组件10、以及沿光轴方向依次设置的偏振隔离器11、聚焦透镜12、激光晶体13、二向色镜14和0度反射镜15；

8、所述泵浦组件10用于提供泵浦光并发出所述泵浦光透过所述二向色镜14入射至所述激光晶体13；

9、所述信号光依次通过所述偏振隔离器11、所述聚焦透镜12、所述激光晶体13后，经所述二向色镜14反射至所述0度反射镜15，再依次经所述0度反射镜15和所述二向色镜14原路反射回至所述激光晶体13，再依次通过所述激光晶体13、所述聚焦透镜12和所述偏振隔离器11射出至下一级放大光路或所述频率变换光路3；

10、通过限定所述激光晶体13的入射端面以预设的倾斜夹角与入射所述激光晶体13的所述信号光相交；

11、所述频率变换光路3用于对经所述多级放大光路2进行多级放大后的信号光进行频率变换，输出紫外波段信号光。

12、可选地，所述多级放大光路2包括依次设置的第一级双程放大光路、第二级双程放大光路、第三级单程放大光路和第四级单程放大光路。

13、可选地，所述0度反射镜15设于所述激光晶体13产生的热透镜的焦点处。

14、可选地，高功率紫外皮秒激光器还包括折叠光路，所述折叠光路包括依次设置的多个45度反射镜，所述折叠光路用于对所述信号光进行光路折叠。

15、可选地，所述二向色镜14为45度二向色镜。

16、可选地，所述激光晶体13采用掺杂浓度为0.3％的nd:yvo4制成，所述激光晶体13的入射端面具有1-2度的楔角。

17、可选地，高功率紫外皮秒激光器还包括：声光调制器，所述声光调制器设于所述第一级双程放大光路和所述第二级双程放大光路之间的光轴上，用于对所述信号光进行衍射分光。

18、可选地，所述第三级单程放大光路和所述第四级单程放大光路均采用单程放大光路；

19、所述单程放大光路包括泵浦组件20、以及依次设置的激光晶体21和二向色镜22；

20、所述泵浦组件20用于提供泵浦光并发出所述泵浦光透过所述二向色镜22入射至所述激光晶体21；

21、所述信号光通过所述激光晶体21至所述二向色镜22，并经所述二向色镜22反射出去。

22、可选地，所述激光晶体21采用掺杂浓度为0.27％的nd:yvo4制成。

23、可选地，所述频率变换光路3包括依次设置的耦合透镜31、耦合透镜32、倍频晶体33和倍频晶体34；

24、通过限制所述耦合透镜31和所述耦合透镜32的相对位置调节信号光的光斑大小和发散角；

25、所述倍频晶体33用于对所述信号光进行倍频产生532nm波段的绿光；

26、所述倍频晶体34用于对所述信号光和所述532nm波段的绿光进行和频并产生355nm波段的紫外光进行输出。

27、从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

28、本发明通过设置多级放大光路对皮秒种子源发出的信号光进行多级放大，并通过对多级放大光路中的双程放大光路的光路结构进行合理限定，即通过限定激光晶体的入射端面以预设的倾斜夹角与入射激光晶体的信号光相交，使激光晶体的端面与高反镜不平行，从而难以产生自激振荡，抑制双程放大过程中的自激光的产生，并利用二向色镜进行折叠光路以拉远激光晶体到0度反射镜的距离，从而进一步抑制双程放大过程中的自激光的产生，保证了输出高功率、高质量的信号光。

技术特征：

1.一种高功率紫外皮秒激光器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的高功率紫外皮秒激光器，其特征在于，所述多级放大光路(2)包括依次设置的第一级双程放大光路、第二级双程放大光路、第三级单程放大光路和第四级单程放大光路。

3.根据权利要求1所述的高功率紫外皮秒激光器，其特征在于，所述0度反射镜(15)设于所述激光晶体(13)产生的热透镜的焦点处。

4.根据权利要求1所述的高功率紫外皮秒激光器，其特征在于，还包括折叠光路，所述折叠光路包括依次设置的多个45度反射镜，所述折叠光路用于对所述信号光进行光路折叠。

5.根据权利要求1所述的高功率紫外皮秒激光器，其特征在于，所述二向色镜(14)为45度二向色镜。

6.根据权利要求1所述的高功率紫外皮秒激光器，其特征在于，所述激光晶体(13)采用掺杂浓度为0.3％的nd:yvo4制成，所述激光晶体(13)的入射端面具有1-2度的楔角。

7.根据权利要求2所述的高功率紫外皮秒激光器，其特征在于，还包括：声光调制器，所述声光调制器设于所述第一级双程放大光路和所述第二级双程放大光路之间的光轴上，用于对所述信号光进行衍射分光。

8.根据权利要求2所述的高功率紫外皮秒激光器，其特征在于，所述第三级单程放大光路和所述第四级单程放大光路均采用单程放大光路；

9.根据权利要求8所述的高功率紫外皮秒激光器，其特征在于，所述激光晶体(21)采用掺杂浓度为0.27％的nd:yvo4制成。

10.根据权利要求1所述的高功率紫外皮秒激光器，其特征在于，所述频率变换光路(3)包括依次设置的耦合透镜(31)、耦合透镜(32)、倍频晶体(33)和倍频晶体(34)；

技术总结
本发明涉及激光技术领域，公开了一种高功率紫外皮秒激光器，通过设置多级放大光路对皮秒种子源发出的信号光进行多级放大，并通过对多级放大光路中的双程放大光路的光路结构进行合理限定，即通过限定激光晶体的入射端面以预设的倾斜夹角与入射激光晶体的信号光相交，使激光晶体的端面与高反镜不平行，从而难以产生自激振荡，抑制双程放大过程中的自激光的产生，并利用二向色镜进行折叠光路以拉远激光晶体到0度反射镜的距离，从而进一步抑制双程放大过程中的自激光的产生，保证了输出高功率、高质量的信号光。

技术研发人员：马英俊,殷杰
受保护的技术使用者：安徽光智科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/21