[發明專利]可見激光直接變頻產生深紫外激光的方法及全固態深紫外激光器

在審

• 申請號: 201510607592.8
• 申請日: 2015-09-22
• 公開（公告）號: CN105071214A
• 公開（公告）日: 2015-11-18
• 發明（設計）人: 王繼揚;張玉霞;于浩海;張懷金
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H01S3/109
• 分類號: H01S3/109;H01S3/0941
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 陳桂玲

技術領域

本發明涉及一種可見激光直接變頻產生深紫外激光的方法與裝置，屬于激光技術領域。

背景技術

紫外激光器在科研、工業及醫療中有重要應用，是目前激光市場增長較快的部分，此外隨著納米精細激光加工、超高能量分辨率光電子能譜儀和光電子發射顯微鏡等現代化儀器的發展，深紫外相干光源的研究也十分迫切。深紫外激光器分三種：固體紫外激光器、氣體紫外激光器及半導體激光二極管，三種激光器各有優缺點。其中固體紫外激光器又可通過氙燈、氪燈及激光二極管等方式進行泵浦，而使用激光二激光泵浦的紫外激光器具有效率高、重頻高、性能可靠、體積小、光束質量較好及功率穩定等特點。由于紫外光子能量大，難以通過外激勵源激勵產生一定高功率的連續紫外激光，故實現紫外連續波激光一般是應用晶體材料非線性效應變頻方法產生。全固態紫外激光譜線產生的方法一般有兩種，一是直接對紅外全固體激光器進行腔內或腔外3倍頻或4倍頻來得到紫外激光譜線；二是先利用倍頻技術得到二次諧波然后再利用和頻技術得到紫外激光譜線。前一種方法有效非線性系數小，轉換效率低，后一種方法由于利用的是二次非線性極化率，轉換效率比前一種高很多。

中國專利文件CN102957083A公開了一種直接倍頻實現波長160～170nm全固態深紫外激光的裝置，其泵浦源為320～340nm波長全固態紫外激光泵浦源；薄片狀深紫外倍頻晶體光膠于第一和第二匹配材料直角棱柱斜邊面上；第一匹配材料鈍角切割角度滿足320～340nm紫外光垂直入射到第一匹配材料后再入射到直接倍頻晶體中，滿足倍頻晶體位相匹配角度；第二匹配材料鈍角切割角度滿足160～170nm深紫外光垂直于第二匹配材料直角面出射；紫外光從入射窗口進入密封罐體，由第一匹配材料直角邊垂直入射，由倍頻晶體直接倍頻，產生的深紫外光與剩余紫外光經第二匹配材料后分開，160～170nm深紫外光從出射窗口輸出。其所述全固態紫外激光泵浦裝置通過1.28～1.36微米基頻光的四倍頻實現320～340nm波長的紫外激光，該方法獲得光源步驟復雜，轉換效率低。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種通過可見激光直接變頻產生深紫外激光的方法。

本發明還提供一種結構簡單的基于全固態可見激光器和倍頻晶體直接變頻獲取深紫外激光的裝置，即一種全固態深紫外激光器。

本發明的技術方案如下：

一種可見激光直接變頻產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產生可見光，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平凹輸出鏡的凹面，該平凹輸出鏡兩面均鍍有介質膜，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平凹輸出鏡反射到達三倍頻晶體內進行三倍頻，所得三倍頻光再經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。

所述三倍頻晶體置于真空裝置中。

所述二倍頻晶體是可用于紫外波段的倍頻晶體，優選：β-BaB₂O₄晶體(簡稱BBO)；可按現有技術用高溫溶液法生長或用提拉法生長。BBO晶體按照相位θ_ooe＝35°～23°，匹配角進行切割加工。

所述三倍頻晶體是可用于深紫外波段的倍頻晶體，優選：KBe₂BO₃F₂晶體(簡稱KBBF)，RbBe₂BO₃F₂晶體，CsBe₂BO₃F₂晶體；可按現有技術用助溶劑法生長。采用現有棱鏡耦合技術制作三倍頻晶體器件，不需要對KBBF晶體沿相匹配方向進行切割，從而避免了因晶體過薄而不能使用于深紫外諧波光產生的缺點。KBe₂BO₃F₂晶體按棱鏡耦合技術加工制作，擺放并置于真空環境中，例如真空罐中。

所述二倍頻晶體和三倍頻的晶體的端面拋光，端面有鍍膜或者無鍍膜。

所述泵浦源為半導體激光二極管(LD)、氙燈或氬離子激光器等能提供泵浦能量的光源。優選的，所述的泵浦源為中心波長為445nm的藍光半導體激光二極管。也稱商業化藍光LD。