[發明專利]可調諧窄帶紫外激光發生裝置及其發生方法

無效

• 申請號: 201210044070.8
• 申請日: 2012-02-24
• 公開（公告）號: CN102570311A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 婁秀濤;袁承勛;瑞小川;張治國;吳少華
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H01S5/40
• 分類號: H01S5/40;H01S5/06
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 牟永林

技術領域

本發明涉及一種可調諧窄帶紫外激光發生裝置及其發生方法，屬于激光技術領域。

背景技術

當前紫外光源的獲取方式主要分為兩種：一種是直接獲取的準分子紫外激光，另一種是間接獲取的非線性頻率轉換激光，后者中用于非線性頻率轉換的激光光源類型主要有染料激光器、晶體介質激光器、半導體激光器和光學參量振蕩器等。準分子紫外激光以及大部分的非線性頻率轉換激光光源都是脈沖式輸出，物理學基本定律之一的海森堡不確定關系決定了其激光帶寬大于1pm。而在原子吸收應用中，大部分的原子在紫外區的吸收譜線寬度小于5pm，為了獲得高分辨率的光譜，所需的紫外光源的帶寬要小于0.1pm，并且連續可調諧范圍要大于10pm。在非線性頻率轉換激光光源中，由半導體二極管激光器經過四倍頻，或者三倍頻，或者二倍頻可以獲得窄帶紫外光源，二極管激光器的優勢是可調諧性好、體積小、能耗小、成本低，但倍頻的方法導致連續調諧范圍大幅縮小。目前已有由二極管激光器經過和頻獲得的一定范圍內的可調諧窄帶紫外激光光源，但其大范圍調諧能力不足，導致在構建激光系統時對二極管激光器的中心波長準確度要求高，需要精確到pm的量級，大大提高了獲得可調諧窄帶紫外激光光源的復雜度和成本。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有可調諧窄帶紫外激光光源大范圍調諧能力不足，并且獲得方式成本高的問題，提供一種可調諧窄帶紫外激光發生裝置及其發生方法。

本發明所述可調諧窄帶紫外激光發生裝置，它包括第一二極管激光器，它還包括光柵、光柵調整架、光柵控制器、第一反射鏡、鋸齒波發生器、第二二極管激光器、第二反射鏡、二向色鏡、透鏡組、BBO晶體、凸透鏡、三角棱鏡和光闌，

光柵設置在光柵調整架上，光柵調整架的姿態由光柵控制器控制，

第一二極管激光器發出的激光束入射至光柵，光柵的反射光束經第一反射鏡反射后入射至二向色鏡的正面，

鋸齒波發生器的電壓信號輸出端連接第二二極管激光器的電壓信號輸入端，第二二極管激光器發出的激光束經第二反射鏡反射后入射至二向色鏡的反面，

二向色鏡正面入射光束的透射光束與二向色鏡反面入射光束的反射光束重疊共線后入射至透鏡組，透鏡組的透射光束入射至BBO晶體，經該BBO晶體透射的激光束經過凸透鏡準直后入射至三角棱鏡，經三角棱鏡折射的光束垂直入射至光闌的中心孔。

第一二極管激光器的激光源為法布里柏羅型單橫模、多縱模激光二極管，其發射光束的中心波長為370nm～470nm。

第二二極管激光器的激光源為分布式反饋型或分布布拉格反射型單縱模激光二極管，其發射光束的中心波長為635nm～1550nm。

透鏡組由依次排列的第一凸透鏡、凹透鏡和第二凸透鏡組成，該第一凸透鏡、凹透鏡和第二凸透鏡的光軸共線，第一凸透鏡的焦距絕對值為f1，凹透鏡的焦距絕對值為f2，第一凸透鏡和凹透鏡的中心距離b為：b＝f1-f2；

入射至透鏡組的平行光束首先入射至第一凸透鏡，并經第一凸透鏡匯聚至凹透鏡，經該凹透鏡透射后形成的平行光束入射至第二凸透鏡，經該第二凸透鏡聚焦后獲得的匯聚光束作為透鏡組的透射光束入射至BBO晶體。

所述BBO晶體的光入射面的中心位于第二凸透鏡的焦點處。

所述光闌的中心孔的中心與經三角棱鏡折射獲得的紫外光束的光斑中心重合。

所述光闌的中心孔的內徑為3mm～5mm，光闌側壁的徑向厚度為r，光柵的刻線間距為d，并且2d＜r＜4d。

所述第一二極管激光器發出的激光束入射至光柵的入射角為θ，10°＜θ＜80°。

本發明所述基于上述可調諧窄帶紫外激光發生裝置的可調諧窄帶紫外激光發生方法，

使第一二極管激光器發出的寬帶多縱模激光束以入射角θ入射至刻線間距為d的光柵，10°＜θ＜80°，2d＜r＜4d，r為光闌側壁的徑向厚度，通過光柵控制器調整光柵調整架的姿態，使波長為λ₁的單縱模激光在模式競爭中勝出，通過光柵的零級衍射輸出，其中λ₁＝2d?sinθ；

使鋸齒波發生器輸出NHz的鋸齒波電壓信號，0＜N＜10⁵，第二二極管激光器的電流控制單元將接收到的鋸齒波電壓信號轉換成鋸齒波電流信號，進而控制其激光源輸出以λ₂為中心波長、做周期性調諧變化的激光束，