Nd:YLF激光四倍频装置及调试方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及四倍频激光，特别是一种Nd:YLF激光四倍频装置及调试方法，其优点是装置稳定、调试方便快捷、四倍频转换效率高。
【背景技术】
[0002]四倍频激光与传统的红外和可见波段的激光相比具有更短的波长，不仅可以获得更小的聚焦光斑，而且在一些特殊的材料上具有更高的吸收系数，因此四倍频激光可应用于硅和陶瓷材料的加工、蓝宝石晶体划线、多层PCB电路板铜层的打孔等。四倍频激光由于其单光子能量高衍射作用小等优点而广泛应用于荧光检测，精细加工和光刻等方面。除此之外，四倍频激光还广泛应用于超高密度光驱、精密材料加工、紫外固化、光刻、光印刷、医疗、光谱分析、科学研宄等领域。目前市面上所用的四倍频激光器，在四倍频过程中一般是对四倍频晶体进行临界相位匹配。但是，临界相位匹配方法对角度和稳定性具有较高的要求，并且具有走离效应，以及输入光发散引起的相位失配等问题。
【发明内容】
[0003]本发明主要解决的技术问题在于提供一种Nd:YLF激光四倍频装置及调试方法，该装置在四倍频过程中采用非临界相位匹配，将角度敏感特性降低4个数量级，该装置具有稳定性好、调试方便快捷、四倍频转换效率高的特点，具有较高的应用价值。
[0004]本发明的技术解决方案如下:
[0005]一种Nd = YLF激光四倍频装置，特点在于其构成包括Nd = YLF基频激光器，沿该Nd:YLF基频激光器的激光输出方向依次是二倍频晶体、第一二倍频激光色分离膜和第二二倍频激光色分离膜、四倍频晶体、第一四倍频激光分离膜和第二四倍频激光分离膜，所述的第一二倍频激光色分离膜、第二二倍频激光色分离膜、第一四倍频激光分离膜和第二四倍频激光分离膜均与光路成45°放置，所述的四倍频晶体的温度由温度控制装置控制。
[0006]所述的Nd:YLF激光四倍频装置的调试方法，:该方法包括下列步骤:
[0007]I)在所述的第二四倍频激光分离膜的输出光方向设置四倍频激光取样镜，在该四倍频激光取样镜的反射光方向设置四倍频激光能量计；
[0008]2)通过所述的温度控制装置精密调节所述的四倍频晶体的温度，同时观察所述的四倍频激光能量计，使四倍频激光输出达到最大为止。
[0009]所述的Nd: YLF激光器产生基频1053nm激光的。
[0010]所述的二倍频晶体将1053nm激光倍频为527nm激光的晶体。
[0011]所述的四倍频晶体为可将527nm激光倍频为263nm激光的部分掺氘KDP晶体。
[0012]所述四倍频温度控制装置为水循环温度控制装置，可以大范围精密控制四倍频晶体温度的装置。
[0013]与现有四倍频激光装置相比，本发明的显著优点在于:
[0014]1、利用非临界相位匹配实现四倍频，可避免临界相位匹配的走离效应。
[0015]2、控制晶体温度达到相位匹配后，加大了晶体的接收角宽，将角度敏感特性降低4个数量级。
[0016]3、温度控制装置精度较高，可适应不同浓度掺氘KDP晶体。
[0017]4、精密调节温度，可以消除Nd:YLF基频激光器产生基频激光所带来中心波长漂移影响；
[0018]5、利用两块二倍频激光色分离膜，可得到较为纯净的单一波长二倍频激光。利用两块四倍频激光色分离膜，可得到较为纯净的单一波长四倍频激光。
[0019]6、采用激光取样镜，可有效保护能量计，并且不影响主光路。
【附图说明】
[0020]图1为本发明Nd = YLF激光四倍频装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合施例和附图对本发明做进一步说明，但不应以此局限本发明的保护范围。
[0022]请参阅图1，图1为本发明产生四倍频激光的装置的示意图。由图可见本发明Nd: YLF激光四倍频装置，包括Nd: YLF基频激光器I，沿该Nd: YLF基频激光器I的激光输出方向依次是二倍频晶体2、第一二倍频激光色分离膜3和第二二倍频激光色分离膜4、四倍频晶体5、第一四倍频激光分离膜9和第二四倍频激光分离膜10，所述的第一二倍频激光色分离膜3、第二二倍频激光色分离膜4、第一四倍频激光分离膜9和第二四倍频激光分离膜10均与光路成45°放置，所述的四倍频晶体5的温度由温度控制装置6控制。
[0023]所述的Nd: YLF激光四倍频装置的调试方法，该方法包括下列步骤:
[0024]I)在所述的第二四倍频激光分离膜10的输出光方向设置四倍频激光取样镜11，在该四倍频激光取样镜11的反射光方向设置四倍频激光能量计12 ;
[0025]2)通过所述的温度控制装置6精密调节所述的四倍频晶体的温度，同时观察所述的四倍频激光能量计12，使四倍频激光输出达到最大为止。
[0026]所述的温度控制装置6由进水口 7、出水口 8外接水箱。
[0027]所述的四倍频激光取样镜11沿光路方向45°放置，可反射出垂直于激光传播方向的取样小能量，取样的四倍频激光能量由四倍频激光能量计12测得。
[0028]所述的基频激光器为可产生基频激光1053nm激光的Nd = YLF激光器。
[0029]所述的倍频晶体为一种非线性晶体，可将1053nm激光倍频为527nm激光的晶体。四倍频晶体为可将527nm激光倍频为263nm激光的掺氘KDP晶体。
[0030]所述的二倍频色分离膜，为表面镀有二倍频激光高反和基频激光高透膜的色分离镜，沿激光传输方向45°放置，可反射出垂直于原激光传输方向的二倍频激光，透射基频激光，得到纯净的二倍频激光。
[0031]所述的四倍频色分离膜，为表面镀有四倍频激光高反和二倍频频激光高透膜的色分离镜，沿激光传输方向45°放置，可反射出垂直于原激光传输方向的四倍频激光，透射二倍频频激光，得到出境的四倍频激光。
[0032]所述四倍频温度控制装置为水循环晶体温度控制装置，可以均匀加热四倍频晶体温度，大范围精密控制四倍频晶体温度的装置。
[0033]本发明的工作过程如下:
[0034]在Nd:YLF激光器产生基频激光后，经过二倍频晶体产生二倍频激光，并且色分离膜将二倍频激光分离出，到达四倍频晶体，四倍频晶体温度控制装置根据四倍频晶体的掺氘浓度不同，不断调节四倍频晶体的温度，得到不同温度下四倍频激光转换效率，并且绘制出四倍频激光转换效率随温度变化的曲线，获得最佳转换效率时晶体的温度，将四倍频晶体调整到此温度使晶体达到非临界相位匹配状态，从而可将二倍频激光最大限度的转换为四倍频激光，达到高效的四倍频激光产生，可通过测量激光能量来计算出四倍频激光的转换效率。
[0035]实验表明，本发明Nd:YLF激光四倍频装置具有性能稳定、调试方法简便快捷、对角度敏感性较低和四倍频转换率高等优点，有较高的应用价值。
【主权项】
1.一种Nd:YLF激光四倍频装置，特征在于其构成包括Nd = YLF基频激光器(I)，沿该Nd = YLF基频激光器(I)的激光输出方向依次是二倍频晶体(2)、第一二倍频激光色分离膜⑶和第二二倍频激光色分离膜(4)、四倍频晶体(5)、第一四倍频激光分离膜(9)和第二四倍频激光分离膜(10)，所述的第一二倍频激光色分离膜(3)、第二二倍频激光色分离膜(4)、第一四倍频激光分离膜(9)和第二四倍频激光分离膜(10)均与光路成45°放置，所述的四倍频晶体(5)的温度由温度控制装置(6)控制。
2.权利要求1所述的Nd:YLF激光四倍频装置的调试方法，其特征在于:该方法包括下列步骤: 1)在所述的第二四倍频激光分离膜(10)的输出光方向设置四倍频激光取样镜(11)，在该四倍频激光取样镜(11)的反射光方向设置四倍频激光能量计(12); 2)通过所述的温度控制装置(6)精密调节所述的四倍频晶体的温度，同时观察所述的四倍频激光能量计(12)，使四倍频激光输出达到最大为止。
【专利摘要】一种Nd：YLF激光四倍频装置及调试方法，该装置构成包括Nd：YLF基频激光器，沿该Nd：YLF基频激光器的激光输出方向依次是二倍频晶体、第一二倍频激光色分离膜和第二二倍频激光色分离膜、四倍频晶体、第一四倍频激光分离膜和第二四倍频激光分离膜，所述的第一二倍频激光色分离膜、第二二倍频激光色分离膜、第一四倍频激光分离膜和第二四倍频激光分离膜均与光路成45°放置，所述的四倍频晶体的温度由温度控制装置控制。本发明具有装置稳定、调试方法简便快捷、四倍频转换率高等优点。
【IPC分类】H01S3-109
【公开号】CN104810718
【申请号】CN201510210529
【发明人】林尊琪, 姜秀青, 朱宝强, 季来林, 刘栋, 惠宏超, 李大为
【申请人】中国科学院上海光学精密机械研究所
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年4月28日