[發明專利]一種同時產生289nm和299nm激光的全固態紫外激光器

在審

• 申請號: 202010693044.2
• 申請日: 2020-07-17
• 公開（公告）號: CN111725695A
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 叢振華;孟君;趙智剛;劉兆軍;亓云軒
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H01S3/094
• 分類號: H01S3/094;H01S3/108;H01S3/109
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 孫倩文

本發明涉及一種同時產生289nm和299nm激光的全固態紫外激光器，屬于激光器領域，包括泵浦源、第一光參量振蕩器、諧波發生器、第一和頻發生器、第二光參量振蕩器和第二和頻發生器，第一光參量振蕩器包括第一非線性晶體，諧波發生器包括二倍頻非線性晶體和三倍頻非線性晶體，第一和頻發生器包括第一和頻非線性晶體，第二光參量振蕩器包括第二非線性晶體，第二和頻發生器包括第二和頻非線性晶體；本發明以Nd:YAG調Q激光器作為泵浦源，并通過非線性晶體獲得可調諧輸出，同時得到1550nm和1895nm的激光輸出，然后通過和頻方式同時得到289nm和299nm的輸出激光。

技術領域

本發明涉及一種同時產生289nm和299nm激光的全固態紫外激光器，屬于激光器技術領域。

背景技術

紫外激光器具有輸出波長短、光子能量高、衍射效應小等特性，是光譜檢測、相干測量、生物醫療、精密微加工等的理想光源，在科研、生物、環境、工業等領域均有廣泛應用。特別是在環境檢測和環境保護領域，紫外激光是檢測化學和生物有機體的重要光源。然而，在環境監測中，為提高測量精度，以及對多種氣體進行監測，往往需要采用雙波長，甚至多波長的紫外激光光源。例如，在對對流層臭氧的長期、區域性監測中，289nm和299nm的激光可以作為差分吸收激光雷達(DIAL)的光源，快速重復地測量臭氧濃度的空間分布和對流層中的臭氧濃度，從而在環境檢測和環境保護領域扮演著重要的角色。

目前，同時產生289nm和299nm激光的主要方式是基于受激拉曼效應，如中國專利文獻CN103185712A公開的一種“產生多波長受激拉曼的裝置”。但是，由于密閉的高壓環境，使其存在氣體泄露和爆炸的危險。其他產生紫外激光的方式僅能獲得289nm或299nm單一波長，包括以下幾種方法：

A、傳統方法是通過266nm激光泵浦的氣體拉曼激光器來獲取紫外激光，但是激光器的尺寸較大，而且由于熱暈和熱擊穿效應，受激拉曼散射具有功率限制，另一個缺點是頻率上轉換需要高強度的深紫外泵浦光源；

B、利用Nd:YAG調Q激光器產生四次諧波泵浦摻鈰晶體，獲得紫外激光輸出，但是，這種摻鈰晶體尚未得到廣泛應用和普及；

C、通過鈦寶石激光器產生三次諧波以獲得紫外激光，但是該晶體的熱效應非常嚴重，而且只能使用藍綠波長的激光作為泵浦源，體積龐大且價格昂貴；

D、以Nd:YAG激光器為泵浦源的光參量振蕩器，通過二次倍頻以及光參量振蕩的方式產生紫外調諧激光輸出，獲得可調諧單一波長紫外激光。但調諧激光器維護困難、不穩定。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提出一種同時產生波長為289nm和299nm激光的全固態紫外激光器，以Nd:YAG調Q激光器作為泵浦源，通過光參量振蕩同時得到1550nm和1895nm的激光輸出，然后通過和頻方式同時得到波長為289nm和299nm的激光輸出。該激光器具有結構簡單緊湊、激光輸出穩定、造價低等優點。

本發明采用以下技術方案：

一種同時產生289nm和299nm激光的全固態紫外激光器，包括泵浦源、第一分束鏡、第二分束鏡、第一光參量振蕩器、產生三次諧波的諧波發生器、第一和頻發生器、第二光參量振蕩器和第二和頻發生器，所述第一光參量振蕩器包括第一非線性晶體，諧波發生器包括二倍頻非線性晶體和三倍頻非線性晶體，第一和頻發生器包括第一和頻非線性晶體，第二光參量振蕩器包括第二非線性晶體，第二和頻發生器包括第二和頻非線性晶體；

泵浦源為Nd:YAG調Q激光器，中心波長為1064nm，1064nm的泵浦光通過第一分束鏡分為兩路，其中一路透過第一分束鏡作為第一光參量振蕩器的泵浦光，經過第一光參量振蕩器的第一非線性晶體得到1550nm的激光輸出；