一种光束质量自优化的紫外激光器的制作方法

1.本发明涉及固态激光器技术领域，尤其是一种光束质量自优化的紫外激光器。


背景技术：

2.激光器广泛应用于加工、生产、科研等领域，实际应用中对输出激光的功率大小、光斑形状、发散角度等各方面都有一定的参数要求，尤其是在科研领域，激光光束质量、稳定性直接影响着研究结果。
3.激光器的输出模式是由腔内各个模式的相对损耗所决定的，每个增益超过振荡阈值的模式均有可能起摄，但要受到模式之间竞争的制约；在一定的谐振腔结构和抽运条件下，各个模式的相对损耗是固定的。
4.激光器的输出光束往往并不满足高功率高光束质量的要求，通常要通过特殊的设计提升激光器的输出功率。常用提升输出功率或者输出质量的方法包括：增加激光器的数量，通过合束在保证光束质量的同时提升最后输出功率；或者通过改变谐振腔，使用大增益的激光器腔型，增大激光器的平均输出功率同时尽可能提升光束质量。这些都是被动式的提高光束质量，需要通过人为的调整。


技术实现要素：

5.本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种光束质量自优化的紫外激光器，本发明的技术方案如下：
6.一种光束质量自优化的紫外激光器，包括红外基频光模块和紫外倍频模块，红外基频光模块包括依次设置的泵浦源、透镜组、腔镜、电光晶体、激光晶体、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、小孔光阑和sesam晶体，使得激光光束经反射形成的光路呈z形折叠状；紫外激光器的光束质量自优化方法包括：
7.电动调节装置移动小孔光阑，使得小孔光阑的中心位置与光束光斑的中心位置重合；
8.调整小孔光阑的孔径大小，使得只有基横模光束通过小孔光阑；
9.通过调节施加在电光晶体上的电压大小来改变电光晶体的折射率，使得红外基频光模块和/或紫外倍频模块的输出功率为最大功率。
10.进一步的，第二反射镜为出光镜。
11.进一步的，红外基频光模块和/或紫外倍频模块还包括功率探测器，用于检测红外基频光模块和/或紫外倍频模块的输出功率。
12.进一步的，电光晶体的材料为linbo3。
13.进一步的，采用二电极法或四电极法来调节施加在电光晶体上的电压。
14.进一步的，小孔光阑的孔径调整范围为0.5mm-5mm。
15.进一步的，红外基频光模块的出光口和紫外倍频模块的进光口均有窗片密封，红外基频光模块与紫外倍频模块机械连接。
16.进一步的，还包括与红外基频光模块和紫外倍频模块连接的控制模块，控制模块用于控制红外基频光模块和紫外倍频模块的信号通讯。
17.本发明的有益技术效果是：
18.本申请公开了一种光束质量自优化的紫外激光器，采用电光晶体进行相位调制，使腔内横向不同位置上的位相可以改变，以此来控制不同模式的损耗；并采用电动小孔光阑进行空间调制，通过相位调制与空间选模方法的结合，主动抑制高阶模式，提高tem
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模的效率，从而改善输出光束的光强分布和质量。并且，整个调试过程避免手动调节，通过电动调节提高了精度，实现了光束质量的自动调节。
附图说明
19.图1是本申请的紫外激光器的系统框图。
20.图2是本申请的紫外激光器的结构示意图。
具体实施方式
21.下面对本发明的具体实施方式做进一步说明。
22.本申请实施方式公开了一种光束质量自优化的紫外激光器，具体参考图1-2，该紫外激光器包括红外基频光模块和紫外倍频模块，红外基频光模块包括依次设置的泵浦源、透镜组、腔镜、电光晶体、激光晶体、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、小孔光阑和sesam晶体，使得激光光束经反射形成的光路呈z形折叠状。
23.紫外倍频模块包括透镜组、至少一个倍频晶体和反射镜。
24.其中，红外基频光模块和紫外倍频模块独立设置，优选的，红外基频光模块的出光口和紫外倍频模块的进光口均设有窗片密封，红外基频光模块与紫外倍频模块机械连接。在一个实施例中，红外基频光模块的腔体上有定位螺孔，将紫外倍频模块腔体与红外基频光模块腔体贴合后，通过螺丝定位固定。
25.在一个实施例中，第二反射镜为出光镜。具体的，泵浦源发出的光经透镜组整合光斑后，透射至腔镜、电光晶体、激光晶体，经过第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、小孔光阑和sesam晶体，形成激光振荡，并由第二反射镜透射出激光腔外。
26.紫外激光器的光束质量自优化方法包括：
27.电动调节装置移动小孔光阑，使得小孔光阑的中心位置与光束光斑的中心位置重合；在一个实施例中，小孔光阑安装在电动调节装置上，电动调节装置控制小孔光阑的移动方向和移动精度，优选移动精度＜0.05mm。
28.调整小孔光阑的孔径大小，使得只有基横模光束通过小孔光阑；在一个实施例中，电动调节装置调整小孔光阑的孔径大小，优选孔径调整范围为 0.5mm-5mm，调整精度＜0.05mm。
29.通过调节施加在电光晶体上的电压大小来改变电光晶体的折射率，使得红外基频光模块和/或紫外倍频模块的输出功率为最大功率。优选的，电光晶体的材料为linbo3。
30.在一个实施例中，采用二电极法或四电极法来调节施加在电光晶体上的电压；具体的，定义电光晶体横向的一个截面为xy平面，在电光晶体四周具有四个电极，其中x轴方向的两个电极为一组，y轴方向的两个电极为一组，采用二电极法时，选择两组电极中的任
意一组来进行调制，采用四电极法的时候，两组电极同时工作进行调制。通过调制电光晶体的电极电压，电光晶体的折射率得到改变，从而改变不同激光模式的相位，增加高阶模式的损耗而得到抑制。
31.在一个实施例中，红外基频光模块和/或紫外倍频模块还包括功率探测器，用于检测红外基频光模块和/或紫外倍频模块的输出功率，以确定红外基频光模块和/或紫外倍频模块的输出功率是否达到最大功率。
32.在一个实施例中，该激光器还包括与红外基频光模块和紫外倍频模块连接的控制模块，用于控制红外基频光模块和紫外倍频模块的信号通讯。优选的，控制模块还可以存储激光器光束质量最优状态的参数组合，包括小孔光阑的位置、孔径大小以及电光晶体的调制电压的幅度、频率、晶体温度等。当激光性能出现下降时，可通过控制器的对红外基频光模块和/或紫外倍频模块进行优化调整。
33.以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。


技术特征：
1.一种光束质量自优化的紫外激光器，其特征在于，包括红外基频光模块和紫外倍频模块，所述红外基频光模块包括依次设置的泵浦源、透镜组、腔镜、电光晶体、激光晶体、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、小孔光阑和sesam晶体，使得激光光束经反射形成的光路呈z形折叠状；所述紫外激光器的光束质量自优化方法包括：电动调节装置移动所述小孔光阑，使得所述小孔光阑的中心位置与光束光斑的中心位置重合；调整所述小孔光阑的孔径大小，使得只有基横模光束通过所述小孔光阑；通过调节施加在所述电光晶体上的电压大小来改变所述电光晶体的折射率，使得所述红外基频光模块和/或紫外倍频模块的输出功率为最大功率。2.根据权利要求1所述的紫外激光器，其特征在于，所述第二反射镜为出光镜。3.根据权利要求1所述的紫外激光器，其特征在于，所述红外基频光模块和/或紫外倍频模块还包括功率探测器，用于检测红外基频光模块和/或紫外倍频模块的输出功率。4.根据权利要求1所述的紫外激光器，其特征在于，所述电光晶体的材料为linbo3。5.根据权利要求1所述的紫外激光器，其特征在于，采用二电极法或四电极法来调节施加在所述电光晶体上的电压。6.根据权利要求1所述的紫外激光器，其特征在于，所述小孔光阑的孔径调整范围为0.5mm-5mm。7.根据权利要求1所述的紫外激光器，其特征在于，所述红外基频光模块的出光口和所述紫外倍频模块的进光口均有窗片密封，所述红外基频光模块与所述紫外倍频模块机械连接。8.根据权利要求1所述的紫外激光器，其特征在于，还包括与所述红外基频光模块和紫外倍频模块连接的控制模块，所述控制模块用于控制所述红外基频光模块和紫外倍频模块的信号通讯。

技术总结
本发明公开了一种光束质量自优化的紫外激光器，涉及激光器技术领域，该紫外激光器包括红外基频光模块和紫外倍频模块，红外基频光模块包括依次设置的泵浦源、透镜组、腔镜、电光晶体、激光晶体、第一至第三反射镜、小孔光阑和SESAM晶体，使得激光光束经反射形成的光路呈Z形折叠状。该紫外激光器采用电光晶体进行相位调制，使腔内横向不同位置上的位相可以改变，以此来控制不同模式的损耗；并采用小孔光阑进行空间调制，通过相位调制与空间选模方法的结合，主动抑制高阶模式，提高横基模的效率，从而改善输出光束的光强分布和质量；并且，整个调试过程避免手动调节，通过电动调节提高了精度，实现了光束质量的自动调节。实现了光束质量的自动调节。实现了光束质量的自动调节。


技术研发人员：陈剑 俞胜武
受保护的技术使用者：无锡卓海科技股份有限公司
技术研发日：2021.10.19
技术公布日：2022/1/21