[發(fā)明專利]可調諧窄線寬深紫外激光器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310346606.6
• 申請日: 2013-08-09
• 公開（公告）號: CN104348073A
• 公開（公告）日: 2015-02-11
• 發(fā)明（設計）人: 王睿;滕浩;李德華;魏志義
• 申請（專利權）人: 中國科學院物理研究所
• 主分類號: H01S3/094
• 分類號: H01S3/094;H01S3/10;H01S3/11;H01S3/109
• 代理公司: 北京泛華偉業(yè)知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 王勇;王博

技術領域

本發(fā)明涉及激光器，特別是涉及一種可調諧窄線寬深紫外激光器。

背景技術

窄線寬激光通常是指輸出激光的光譜線寬小于1納米（nm），甚至到皮米（pm）、飛米（fm）量級的激光。隨著激光技術的發(fā)展，窄線寬激光器在精密光譜學，大氣光學，激光遙感，激光冷卻原子等領域有著廣泛的應用。特別是窄線寬可調諧深紫外激光，其在等離子體診斷、原子固體物理、激光同位素分離等前沿基礎科學研究中成為不可或缺的有效工具之一。例如在一些放射性元素的激光同位素分離時，關鍵點正是需要光譜線寬在飛米量級的深紫外激光從眾多的同位素原子躍遷譜線中電離出所需的同位素成分；另外，當需要分離不同同位素時，需要波長可調諧的激光。

在20世紀70年代，窄線寬可調諧的染料激光迅速發(fā)展并得到了廣泛的應用，其采用的腔型，壓縮線寬的方法為以后全固態(tài)窄線寬激光器的發(fā)展奠定了基礎。1972年，T.W.Hansch使用光柵做端鏡并在腔內加入擴束系統(tǒng)和標準具獲得了線寬為0.4pm的輸出；到了20世紀80年代，隨著鈦寶石等寬發(fā)射光譜固體增益介質大量出現，窄線寬染料激光器的腔型及線寬壓縮技術被應用到固體激光器中。Michael?Hemmer等人使用體布拉格光柵做輸出鏡獲得線寬10pm的可調諧連續(xù)輸出。

但是目前為止，脈沖式窄線寬可調諧深紫外激光裝置大多系統(tǒng)復雜，龐大，采用多個泵浦激光源，成本高，并且多數系統(tǒng)設計為單波長運轉，無法推廣并同時滿足多種應用。

發(fā)明內容

針對上述現有技術，本發(fā)明提供一種解決上述技術問題的可調諧窄線寬深紫外激光器。

為了實現上述目的，本發(fā)明的一個實施例提供了一種可調諧窄線寬深紫外激光器，包括：

一個泵浦激光器，用于提供泵浦激光；

第一分束鏡，用于將所述泵浦激光分成第一泵浦激光和第二泵浦激光；

脈沖式可調諧窄線寬振蕩器，包括第一鈦寶石晶體，所述第一泵浦激光入射到所述脈沖式可調諧窄線寬振蕩器中并輸出波長780nm-820nm的可調諧種子激光，所述可調諧種子激光比所述泵浦激光延時100-150ns；

多通放大器，包括第二鈦寶石晶體，所述第二泵浦激光入射到所述第二鈦寶石晶體，所述多通放大器用于將入射到多通放大器的可調諧種子激光進行功率放大，輸出可調諧基頻激光；

頻率變換器，用于將所述可調諧基頻激光進行4倍頻得到波長為195nm-205nm的可調諧深紫外激光。

優(yōu)選的，所述脈沖式可調諧窄線寬振蕩器的增益腔長為120mm-300mm。

優(yōu)選的，所述脈沖式可調諧窄線寬振蕩器的增益腔長為160mm。

優(yōu)選的，所述泵浦激光的脈沖寬度為200ns。

優(yōu)選的，所述多通放大器包括形成對稱“Z”型共焦結構的第一凹面全反射鏡、第二凹面全反射鏡、四個全反射鏡、第一平面全反射鏡和第二平面全反射鏡，第二鈦寶石晶體位于所述第一凹面全反射鏡和所述第二凹面全反射鏡對光線的匯聚焦點處，所述第一平面全反射鏡位于所述第二鈦寶石晶體和所述第一凹面全反射鏡的光路之間，所述第二平面全反射鏡位于所述第二鈦寶石晶體和所述第二凹面全反射鏡的光路之間。更優(yōu)選的，四個全反射鏡為四個45°全反射鏡。

優(yōu)選的，所述四個全反射鏡為四個全反射棱鏡。更優(yōu)選的，四個全反射棱鏡為四個45°全反射棱鏡。

優(yōu)選的，所述多通放大器為四通放大器。

優(yōu)選的，所述第一分束鏡將所述泵浦激光的20%反射成第一泵浦激光，并將所述泵浦激光的80%透射成第二泵浦激光。

優(yōu)選的，所述頻率變換器包括：二倍頻器，用于將第一部分所述可調諧的基頻激光二倍頻得到可調諧的二倍頻激光；雙色鏡，用于將剩余的可調諧的基頻激光和所述可調諧的二倍頻激光分束在兩個不同的光路中；第二分束鏡，用于將所述剩余的可調諧的基頻激光分成具有第二部分的可調諧的基頻激光和第三部分的可調諧的基頻激光；半波片，用于將所述第二部分的可調諧的基頻激光的線偏振態(tài)旋轉90°；第一光路合束裝置，用于將所述可調諧的二倍頻激光和所述線偏振態(tài)旋轉90°的可調諧的基頻激光匯合到相同的光路中；三倍頻器，用于將所述可調諧的二倍頻激光和所述線偏振態(tài)旋轉90°的可調諧的基頻激光和頻得到可調諧的三倍頻激光；第二光路合束裝置，用于將所述可調諧的三倍頻激光和第三部分的可調諧的基頻激光匯合到相同的光路中；四倍頻器，用于將所述可調諧的三倍頻激光和第三部分的可調諧的基頻激光和頻得到可調諧的四倍頻激光。