[發明專利]基于氧化鎵晶體的皮秒全固態紫外激光器

在審

• 申請號: 201910361493.4
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN110098552A
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發明（設計）人: 陳政委;劉文軍;張曉
• 申請（專利權）人: 北京鎵族科技有限公司
• 主分類號: H01S3/00
• 分類號: H01S3/00;H01S3/11;G02F1/35;G02F1/37;G02B27/28
• 代理公司: 北京清誠知識產權代理有限公司 11691
• 代理人: 喬東峰

本發明公開了一種皮秒全固態紫外激光器，包括基頻光發生裝置、倍頻晶體和譜寬增加晶體，基頻光發生裝置用于輸出基頻光，倍頻晶體用于將所述基頻光進行倍頻，生成倍頻光，譜寬增加晶體采用氧化鎵晶體用于對所述倍頻光加寬譜線寬度。本發明能夠得到236.5nm的脈寬為皮秒級的紫外激光輸出，具有高穩定性以及高光束質量的優點，且結構緊湊小巧，適于重復生產和組裝。

技術領域

本發明涉及一種基于氧化鎵晶體的全固態紫外激光器，尤其涉及一種可獲得皮秒脈沖的基于氧化鎵晶體的皮秒全固態紫外激光器。

背景技術

全固態激光器具有效率高、壽命長和體積小等優點。并且，它相對其它類型的激光器更容易得到高功率和高光束質量的激光，這使得全固態激光器開始在科研、國防、醫療及工業等領域廣泛應用。全固態激光器在相干光檢測、先進制造業、環境監測、材料加工和處理、超高密度存儲、光通信、生物檢測等方面都有重要的應用皮秒激光技術取得的令人矚目的進展，使其成為工業微細加工的可靠工具，這些加工在此前是用其它方法無法完成的。

皮秒激光器具有皮秒級超短脈寬、重復頻率可調、脈沖能量高等特點。皮秒脈沖寬度可以和電光弛豫的時間相比較，短到足以對材料進行“冷”燒蝕。皮秒激光相比脈沖寬度更短的飛秒激光也有不少優勢，由于不需要為了放大而展寬和壓縮脈沖，皮秒激光器的設計沒有那么復雜，因此成本效益更高，性能更可靠。同時，皮秒脈沖仍短到足以應付非常精確和無應力的微細加工。

目前，基于非線性頻率轉換的紫外固體激光器的開發已經在材料加工或光譜中應用。而其最常見的是四次諧波生成Nd:YAG的1064nm激光器，其在多年前就以商用。使用低于250nm波長效率更高，應用如制造布拉格光柵或波導。或需要紫外線中的特定波長來應用在光譜應用中，如檢測危險化合物。而另一種方法是使用在較低波長下工作的基本激光器，例如Nd：YAG的946nm激光器。隨后的四次諧波產生導致236.5nm的波長，其位于與之相關的分子的吸收帶中。應用在簡易爆炸裝置或核放射，生物和化學成分等。

盡管二極管泵浦固體激光器日趨成熟，但不可避免地還存在許多問題。比如，能用于深紫外波段的倍頻晶體單一、生長尺寸小、轉換效率低。目前，由于獲得飛秒脈沖使裝置設計復雜，成本較高，性能不穩定等原因亟待解決。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明旨在解決現有的固態紫外激光器輸出功率和脈沖能量不高，不能實現皮秒(ps)級脈沖寬度的問題。

(二)技術方案

為解決上述技術問題，本發明提出一種皮秒全固態紫外激光器，包括基頻光發生裝置、倍頻晶體，所述基頻光發生裝置用于輸出基頻光，所述倍頻晶體用于將所述基頻光進行倍頻，生成倍頻光，該皮秒全固態紫外激光器還包括譜寬增加晶體，其用于對所述倍頻光加寬譜線寬度。

根據本發明的優選實施方式，所述譜寬增加晶體為氧化鎵晶體。

根據本發明的優選實施方式，所述氧化鎵晶體長度為10mm-50mm。

根據本發明的優選實施方式，所述氧化鎵晶體切割為Ⅰ型SHG雙面鍍236.5nm和236.5nm增透膜，其切割角θ＝57.5°。

根據本發明的優選實施方式，所述基頻光發生裝置為Nd:YAG激光器。

根據本發明的優選實施方式，還包括偏振分光鏡，所述基頻光經所述偏振分光鏡后入射到所述倍頻晶體。

根據本發明的優選實施方式，所述倍頻晶體為以下晶體中的至少一種：BiBo晶體、BBO晶體。

根據本發明的優選實施方式，所述倍頻晶體為兩個，分別是BiBo晶體和BBO晶體，所述基頻光先后經BiBo晶體和BBO晶體倍頻。