[發明專利]一種基于Nd:YAG和Er:YAG激光器和頻產生的248nm高功率深紫外激光器

在審

• 申請號: 202011127257.5
• 申請日: 2020-10-20
• 公開（公告）號: CN112234424A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 趙智剛;劉世鑫;關晨;叢振華;劉兆軍
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H01S3/108
• 分類號: H01S3/108;H01S3/109;H01S3/23
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 顏洪嶺

本發明涉及一種基于Nd:YAG和Er:YAG激光器和頻產生的248nm高功率深紫外激光器，包括1064nmNd:YAG激光器和1645nmEr:YAG激光器；其中，1645nmEr:YAG激光器沿光路依次設置有第一倍頻非線性晶體、第一雙色鏡及第二雙色鏡；1064nmNd:YAG激光器沿光路依次設置有第二倍頻非線性晶體、第一和頻非線性晶體及第三雙色鏡；第二雙色鏡和第三雙色鏡將激光分別引入第二和頻非線性晶體獲得248nm高功率深紫外激光輸出。本發明能夠大大降低激光器的造價，而且效率較高，大大簡化了設備復雜程度，使得整體系統結構更加緊湊。

技術領域

本發明涉及一種基于1064nmNd:YAG激光器和1645nmEr:YAG激光器和頻產生的248nm全固態高功率深紫外激光器，屬于激光器技術領域。

背景技術

相比較于紅外波段的激光，深紫外激光具備其獨特的優勢，例如：波長短、分辨率高、能量集中等。正是得益于這些優勢，深紫外激光在超精密加工、物質表面改性、生物醫療、光譜檢測等諸多應用領域變得愈發重要。特別地，針對PMMA板錐形孔的加工、光纖光柵的制備、碳量子點的生成、芯片的制作等應用，248nm波長的深紫外激光有著極為獨特的優勢，引起了國內外科研學者的高度重視。

目前，獲取248nm高功率深紫外激光輸出包括以下幾種方法：

1、利用稀有氣體KrF研制的準分子激光器作為種子源直接產生248nm深紫外激光，再采用多級放大的方式來獲得248nm高功率深紫外激光輸出。然而，由于其本身種子源光束質量的限制以及采用多級放大的方式提升輸出功率，使得最終輸出的248nm高功率深紫外激光的M²可達50以上，嚴重限制了其在光刻、醫療、超精密加工等領域的應用。

2、利用高光束質量的248nm全固態深紫外激光器作為種子源，然后采用KrF準分子激光進行放大，獲得高光束質量的248nm高功率深紫外激光輸出。然而，目前獲得高光束質量的248nm全固態深紫外激光器的方式存在不足，例如采用波長為745nm的鈦寶石激光器利用非線性頻率變換技術獲得248nm深紫外激光輸出的方案，由于鈦寶石晶體本身嚴重的熱效應影響和價格較高的綠光泵浦源導致整套系統繁雜、裝置龐大、價格十分昂貴。

3、利用翠綠寶石作為增益介質，采用閃光燈或者二極管泵浦獲得745nm波長輸出，再利用非線性頻率變換技術獲得248nm深紫外激光。但是，這種方式由于閃光燈泵浦的限制降低了整個激光器系統的效率，而且所需增益介質成本很高。

因此，以上三種方法存在著系統效率低下、體積龐大、造價較高等問題，而且目前248nm高功率深紫外激光器主要是氣體激光器，相較于固體激光器不具備高功率的可擴展性，限制了248nm高功率深紫外激光器的發展。