[發(fā)明專利]可見激光直接變頻產(chǎn)生深紫外激光的方法及全固態(tài)深紫外激光器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510607592.8
• 申請日: 2015-09-22
• 公開（公告）號: CN105071214A
• 公開（公告）日: 2015-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王繼揚;張玉霞;于浩海;張懷金
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: H01S3/109
• 分類號: H01S3/109;H01S3/0941
• 代理公司: 濟南金迪知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37219
• 代理人: 陳桂玲

1.一種可見激光直接變頻產(chǎn)生深紫外激光的方法，包括將二倍頻晶體和三倍頻晶體用于全固態(tài)激光器中，將可見激光直接變頻獲取深紫外激光；

通過泵浦源泵浦激光增益介質(zhì)產(chǎn)生可見光，該可見光垂直通過二倍頻晶體的通光面，所得倍頻光與剩余的可見光基頻光到達(dá)平凹輸出鏡的凹面，該平凹輸出鏡兩面均鍍有介質(zhì)膜，該平凹輸出鏡與可見光光路的垂直面有夾角、傾斜放置，使得通過二倍頻晶體后的倍頻激光與剩余的可見光基頻光經(jīng)平凹輸出鏡反射到達(dá)三倍頻晶體內(nèi)進(jìn)行三倍頻，所得三倍頻光再經(jīng)一平面反射鏡反射后從所述的平凹輸出鏡輸出，得深紫外波段的激光。

2.如權(quán)利要求1所述的可見激光直接變頻產(chǎn)生深紫外激光的方法，其特征在于所述二倍頻晶體選自β-BaB₂O₄晶體；所述三倍頻晶體選自：KBe₂BO₃F₂晶體，RbBe₂BO₃F₂晶體或CsBe₂BO₃F₂晶體。

3.如權(quán)利要求1所述的可見激光直接變頻產(chǎn)生深紫外激光的方法，其特征在于所述泵浦源為半導(dǎo)體激光二極管(LD)、氙燈或氬離子激光器；優(yōu)選的，所述的泵浦源為中心波長為445nm的藍(lán)光半導(dǎo)體激光二極管。

4.如權(quán)利要求1所述的可見激光直接變頻產(chǎn)生深紫外激光的方法，其特征在于所述平凹輸出鏡凹面鍍有對150-250nm激光波段部分反射的介質(zhì)膜，平面鍍有對150-250nm激光波段增透的介質(zhì)膜。

5.如權(quán)利要求1所述的可見激光直接變頻產(chǎn)生深紫外激光的方法，其特征在于所述的激光增益介質(zhì)是摻雜鐠離子的氟化物晶體，選自摻鐠氟化釓鋰(Pr³⁺:GdLiF₄)晶體，摻鐠氟化釔鋰(Pr³⁺:YLiF₄)晶體，摻鐠氟化镥鋰(Pr³⁺:LuLiF₄)晶體，摻鐠氟化鋇釔(Pr³⁺:BaY₂F₈)晶體。

6.一種全固態(tài)深紫外激光器，是將可見激光直接變頻產(chǎn)生深紫外激光的裝置，包括泵浦源，聚焦系統(tǒng)，輸入鏡，激光增益介質(zhì)，二倍頻晶體，平凹輸出鏡，三倍頻晶體，反射鏡；所述輸入鏡和平凹輸出鏡組成的諧振腔采用V型腔結(jié)構(gòu)；輸入鏡靠近泵浦源的表面鍍以對泵浦光增透的介質(zhì)膜，相對的另一面鍍以對500-750nm高反射的介質(zhì)膜；

平凹輸出鏡的凹面鍍以對150-250nm激光波段部分反射的介質(zhì)膜，平面鍍有對150-250nm激光波段增透的介質(zhì)膜；所述的二倍頻晶體置于所述諧振腔內(nèi)的可見光光路1上位于激光增益介質(zhì)之后，所述的三倍頻晶體置于平凹輸出鏡的凹面反射光的光路2上，所述反射鏡位于該光路2的平凹輸出鏡之后并垂直于該光路2。

7.如權(quán)利要求6所述的全固態(tài)深紫外激光器，其特征在于所述泵浦源為中心波長為445nm的LD激光器；所述激光增益介質(zhì)是摻鐠氟化物晶體，所述輸入鏡為平面鏡，靠近泵浦源的通光表面鍍以對445nm增透的介質(zhì)膜，另一面鍍以對500-750nm高反射的介質(zhì)膜；所述平凹輸出鏡曲率半徑為50-100mm；優(yōu)選所述諧振腔長度10-20cm。

8.如權(quán)利要求6所述的全固態(tài)深紫外激光器，其特征在于所述二倍頻晶體是β-BaB₂O₄晶體，按照相位θ_ooe＝35°～23°，匹配角進(jìn)行切割加工。

9.如權(quán)利要求6所述的全固態(tài)深紫外激光器，其特征在于，在激光增益介質(zhì)后增設(shè)電光調(diào)Q開關(guān)或其他能用于可見光波段進(jìn)行Q調(diào)制的飽和吸收體，獲得脈沖形式的可見光輸出，由此可最終產(chǎn)生脈沖形式的深紫外光輸出。

10.如權(quán)利要求6所述的全固態(tài)深紫外激光器，其特征在于，選自下列之一：

(1)由522nm波長綠色可見光直接變頻產(chǎn)生174nm深紫外光

選用中心波長為445nm的LD激光器泵作為浦源，選用摻鐠氟化物晶體為增益介質(zhì)；輸入鏡靠近泵浦源的表面鍍以對445nm增透的介質(zhì)膜，相對的另一面鍍以對500-750nm高反射的介質(zhì)膜；平凹輸出鏡的凹面鍍以對150-250nm部分反射、反射率為95％-99％之間的介質(zhì)膜，對500-550nm高反射，對600-750nm增透的介質(zhì)膜，平凹輸出鏡的平面鍍有對150-250nm增透的介質(zhì)膜，反射鏡鍍有對150-250nm高反射的介質(zhì)膜，產(chǎn)生的二倍頻激光與原有基頻光經(jīng)平凹輸出鏡到達(dá)三倍頻晶體內(nèi)，三倍頻晶體放于真空罐中，經(jīng)反射鏡反射后再次經(jīng)過三倍頻晶體從平凹輸出鏡輸出174nm深紫外激光，平凹輸出鏡的曲率半徑為50-100mm，諧振腔長度為10-20cm；或者，

(2)由604nm波長橙色可見光直接變頻產(chǎn)生201nm深紫外光

選用中心波長為445nm的LD激光器泵作為浦源，選用摻鐠氟化物晶體為增益介質(zhì)，輸入平面鏡靠近泵浦源的通光表面鍍以對445nm增透的介質(zhì)膜，相對的另一面鍍以對500-750nm高反射的介質(zhì)膜；平凹輸出鏡的凹面鍍以對150-250nm部分反射、反射率為95％-99％之間的介質(zhì)膜，對550-620nm高反射，對620-750nm增透的介質(zhì)膜，其平面鍍有對150-250nm增透的介質(zhì)膜，平平反射鏡鍍有對150-250nm高反射的介質(zhì)膜，產(chǎn)生的二倍頻激光與原有基頻光經(jīng)平凹輸出鏡到達(dá)深紫外波段倍頻晶體內(nèi)，其中三倍頻晶體放于真空罐中，經(jīng)反射鏡發(fā)射后再次經(jīng)過三倍頻晶體從平凹輸出鏡輸出201nm深紫外激光，輸出鏡的曲率半徑選為50-100mm，諧振腔長度為10-20cm；或者，

(3)由639nm波長紅色可見光直接變頻產(chǎn)生213nm深紫外光

選用中心波長為445nm的LD激光器泵作為浦源，選用摻鐠氟化物晶體為增益介質(zhì)，裝置結(jié)構(gòu)如前所述；輸入鏡靠近泵浦源的通光表面鍍以對445nm增透的介質(zhì)膜，相對的另一面鍍以對500-750nm高反射的介質(zhì)膜；其平凹輸出鏡的凹面鍍以對150-250nm部分反射、反射率為95％-99％之間的介質(zhì)膜，對600-650nm高反射的介質(zhì)膜，其平面鍍有對150-250nm增透的介質(zhì)膜，平平反射鏡鍍有對150-250nm高反射的介質(zhì)膜，產(chǎn)生的二倍頻激光與原有基頻光經(jīng)平凹輸出鏡到達(dá)三倍頻晶體內(nèi)，其中三倍頻晶體放于真空裝置中，經(jīng)反射鏡發(fā)射后再次經(jīng)過三倍頻晶體從平凹輸出鏡輸出213nm深紫外激光，輸出鏡的曲率半徑選為50-100mm，諧振腔長度為10-20cm；或者，

(4)由720nm波長深紅色可見光直接變頻產(chǎn)生240nm深紫外光

選用中心波長為445nm的LD激光器泵作為浦源，選用摻鐠氟化物晶體為增益介質(zhì)，裝置結(jié)構(gòu)如前所述；輸入鏡靠近泵浦源的通光表面鍍以對445nm增透的介質(zhì)膜，相對的另一面鍍以對500-750nm高反射的介質(zhì)膜；其平凹輸出鏡的凹面鍍以對150-250nm部分反射、反射率為95％-99％之間的介質(zhì)膜，對700-750nm高反射，對500-700nm增透的介質(zhì)膜，其平面鍍有對150-250nm增透的介質(zhì)膜，平平反射鏡鍍有對150-250nm高反射的介質(zhì)膜，產(chǎn)生的二倍頻激光與原有基頻光經(jīng)平凹輸出鏡到達(dá)三倍頻晶體內(nèi)，其中三倍頻晶體放于真空罐中，經(jīng)反射鏡發(fā)射后再次經(jīng)過三倍頻晶體從平凹輸出鏡輸出240nm深紫外激光，平凹輸出鏡的曲率半徑選為50-100mm，諧振腔長度為10-20cm。