一种掺镨三次谐波产生的深紫外激光器制造技术

本发明专利技术公开了一种掺镨三次谐波产生的深紫外激光器，包括：所述第一蓝光半导体激光器和第二蓝光半导体激光器同时发射泵浦激光分别经过所述第一聚焦透镜和第二聚焦透镜聚焦后分别透射所述第一激光端面镜和第二激光端面镜入射至所述第一掺镨激光材料中，所述第一掺镨激光材料吸收两束泵浦激光后获得增益，在所述激光腔内产生掺镨可见光基波激光，掺镨可见光基波激光通过所述倍频晶体倍频后得到倍频激光，倍频激光和残余的掺镨可见光基波激光通过所述和频晶体和频后从所述第二激光端面镜输出，再通过所述滤波片滤除其他波长的激光后输出三次谐波深紫外激光。本发明专利技术为短波长深紫外激光的产生提供了一种简单有效的方案。紫外激光的产生提供了一种简单有效的方案。紫外激光的产生提供了一种简单有效的方案。

【技术实现步骤摘要】
一种掺镨三次谐波产生的深紫外激光器


[0001]本专利技术涉及深紫外激光器领域，尤其涉及一种掺镨三次谐波产生的深紫外激光器。

技术介绍

[0002]从光波的波长范围来划分，200nm
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280nm的短波长通常被称为“深紫外”波段，该波段的激光波长很短，具有很小的衍射极限，因此分辨率高，在拉曼光谱、光刻、显微成像、光学检测、杀菌和生命科学等诸多领域都有重要的应用价值。虽然小于200nm的更短波长无疑分辨率更高，如真空紫外和极紫外，但小于200nm波长的产生更加困难，而且真空紫外波长在空气中很快被氧吸收，形成臭氧，因此深紫外波段是相对能满足这些应用，并且能很方便应用的最佳波段。213nm深紫外激光已经接近深紫外波段的最短波长极限，其应用价值也是不言而喻的。
[0003]当前，213nm深紫外激光已有几次公开的报道，例如，2000年，美国芝加哥大学Gruen等人申请的美国专利，采用大能量的1064nm Nd:YAG脉冲激光器作为基波，通过五次谐波频率转换到213nm深紫外脉冲激光[1]，即对1064nm激光倍频再倍频(即四次谐波)，获得266nm深紫外激光，再将1064nm和266nm和频，从而获得213nm深紫外激光，这是目前研制213nm深紫外激光最普遍的方法。又例如2004年，日本学着Sakuma等人将掺Nd
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1064nm近红外连续波激光与其四次谐波得到的266nm深紫外连续波激光进行和频，获得了213nm连续波激光(如图1所示为装置示意图)。因为连续波的峰值功率很低，为了提高频率转换效率，所以Sakuma等人采用了谐振增强技术来精确控制激光腔，才能有效地产生213nm深紫外激光输出，这是通过频率转换得到连续波激光的通用手段。但是，无论是脉冲运转还是连续波运转，整个213nm深紫外激光系统都是极其复杂的，随之而来会导致诸如系统庞大、效率低、成本高、稳定性差和维护困难等问题。2019年，日本学者Kaneda等人采用更加复杂的系统(如图2所示)，即掺铥(Tm
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)的1.9微米近红外激光放大器，与掺铒(Er
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)的1.5微米近红外激光放大器进行和频获得852nm近红外激光，然后再将该852nm近红外激光倍频，产生426nm可见光激光，最后再对该426nm可见光激光进行倍频，最终获得213nm深紫外激光；这种更加复杂系统在很大程度上限制了该213nm深紫外激光的实际应用。总的来看，当前213nm，或者这个波段附近的深紫外激光，无一例外的都是采用五次甚至更高次谐波来获得，只不过运转方式不同，有的运转在连续波模式，更多的运转在脉冲模式下。

技术实现思路

[0004]现有方案都是采用近红外激光作为基波，有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种采用可见光作为基波的掺镨三次谐波深紫外激光器，能够解决上述问题。
[0005]本专利技术提供一种掺镨三次谐波产生的深紫外激光器，包括：
[0006]第一蓝光半导体激光器、第二蓝光半导体激光器、第一聚焦透镜、第二聚焦透镜、第一激光腔端面镜、第二激光腔端面镜、第三激光腔端面镜、第四激光腔端面镜、第一掺镨
激光材料、倍频晶体、和频晶体、滤波片；
[0007]所述第一蓝光半导体激光器的入射光路上依次设置有所述第一聚焦透镜、第一激光腔端面镜、第一掺镨激光材料、第二激光腔端面镜；所述第二蓝光半导体激光器的入射光路上依次设置有所述第二聚焦透镜、第二激光腔端面镜、第一掺镨激光材料、第一激光腔端面镜；所述第二激光腔端面镜的反射光路上依次设置有所述和频晶体、第三激光腔端面镜；所述第三激光腔端面镜的第一反射光路上依次设置有所述倍频晶体、第四激光腔端面镜；所述第三激光腔端面镜的第二反射光路上依次设置有所述和频晶体、第二激光腔端面镜、滤波片；所述第一蓝光半导体激光器的入射光路、第二蓝光半导体激光器的入射光路、第二激光腔端面镜的反射光路、第三激光腔端面镜的第一反射光路、所述第三激光腔端面镜的第二反射光路构成激光腔光路；
[0008]所述第一蓝光半导体激光器和第二蓝光半导体激光器同时发射泵浦激光分别经过所述第一聚焦透镜和第二聚焦透镜聚焦后分别透射所述第一激光端面镜和第二激光端面镜入射至所述第一掺镨激光材料中，所述第一掺镨激光材料将两束泵浦光吸收后进行增益转化得到掺镨可见光基波激光，掺镨可见光基波激光在所述环形激光腔光路中沿光路传输，过程中掺镨可见光基波激光通过所述倍频晶体倍频后得到倍频激光，将倍频激光和掺镨可见光基波激光通过所述和频晶体和频后从所述第二激光端面镜输出，再通过所述滤波片滤除其他波长的激光后输出深紫外激光。
[0009]其中，所述第一激光腔端面镜为平面镜，其镀膜可对所述泵浦激光波长高透，对所述掺镨可见光基波激光高反。
[0010]另外，所述第一激光腔端面镜的镀膜可以直接制备在所述第一掺镨激光材料前端，有利于减少损耗，提升输出激光性能。
[0011]其中，所述第二激光腔端面镜为曲凹面镜，其镀膜可对所述掺镨可见光基波激光高反，对所述深紫外激光高透。
[0012]其中，所述第三激光腔端面镜为曲面镜，其镀膜可对所述掺镨可见光基波激光和倍频激光高反。
[0013]其中，所述第四激光腔端面镜为端面镜为平面镜、凹面镜中任意一种，其镀膜可对所述掺镨可见光基波激光和倍频激光高反。
[0014]其中，所述倍频晶体为LBO晶体，用于对所述掺镨可见光基波激光倍频，其镀膜为对所述掺镨可见光基波激光和倍频激光高透；所述和频晶体为BBO晶体，用于对所述掺镨可见光基波激光和倍频激光和频，其镀膜为对所述掺镨可见光基波激光、倍频激光和深紫外激光高透。
[0015]另外，所述第一蓝光半导体激光器的入射光路还可以依次设置有所述第一聚焦透镜、第一激光腔端面镜、第一掺镨激光材料、倍频晶体、和频晶体、第二激光腔端面镜、滤波片。
[0016]另外，所述激光腔包括：第五平面镜和第二掺镨激光材料；所述第五平面镜，其镀膜用于对所述掺镨可见光基波激光高反，对所述倍频激光高透。
[0017]另外，所述第一蓝光半导体激光器的入射光路依次设置有所述第一聚焦透镜、第一激光腔端面镜、第一掺镨激光材料、倍频晶体、第五平面镜、和频晶体、第四激光腔端面镜、滤波片；
[0018]所述第二蓝光半导体激光器的入射光路依次设置有所述第二聚焦透镜、第二掺镨激光材料、第五平面镜、第三激光腔端面镜。
[0019]本专利技术的有益效果：
[0020]一是将掺镨可见光基波激光选定在可见光波长，因此仅需要通过三次谐波即可产生213nm深紫外激光。具有系统简单、结构紧凑和成本低等优势；尤其在实现“连续波”运转的深紫外激光方面，在效率和系统紧凑性上都具有非常显著的优势，甚至可将激光器尺寸优化为“掌上型”。
[0021]二是通过将对泵浦激光波长高透，对掺镨可见光基波激光高反的镀膜直接制备在掺镨激光材料上，整体结构上可以进一步略微缩小，而且损耗减小，有利于提高输出激光性能(即提高功率和效率)。通过制备各种镀膜和非线本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种掺镨三次谐波产生的深紫外激光器，其特征在于，包括：第一蓝光半导体激光器、第二蓝光半导体激光器、第一聚焦透镜、第二聚焦透镜、第一激光腔端面镜、第二激光腔端面镜、第三激光腔端面镜、第四激光腔端面镜、第一掺镨激光材料、倍频晶体、和频晶体、滤波片；所述第一蓝光半导体激光器的入射光路上依次设置有所述第一聚焦透镜、第一激光腔端面镜、第一掺镨激光材料、第二激光腔端面镜；所述第二蓝光半导体激光器的入射光路上依次设置有所述第二聚焦透镜、第二激光腔端面镜、第一掺镨激光材料、第一激光腔端面镜；所述第二激光腔端面镜的反射光路上依次设置有所述和频晶体、第三激光腔端面镜；所述第三激光腔端面镜的第一反射光路上依次设置有所述倍频晶体、第四激光腔端面镜；所述第三激光腔端面镜的第二反射光路上依次设置有所述和频晶体、第二激光腔端面镜、滤波片；所述第一蓝光半导体激光器的入射光路、第二蓝光半导体激光器的入射光路、第二激光腔端面镜的反射光路、第三激光腔端面镜的第一反射光路、所述第三激光腔端面镜的第二反射光路构成激光腔；所述第一蓝光半导体激光器和第二蓝光半导体激光器同时发射泵浦激光分别经过所述第一聚焦透镜和第二聚焦透镜聚焦后分别透射所述第一激光端面镜和第二激光端面镜入射至所述第一掺镨激光材料中，所述第一掺镨激光材料将两束泵浦激光吸收后获得增益，在所述激光腔内产生掺镨可见光基波激光，掺镨可见光基波激光在所述激光腔中传输，过程中掺镨可见光基波激光通过所述倍频晶体倍频后得到倍频激光，倍频激光和残余的掺镨可见光基波激光通过所述和频晶体和频后从所述第二激光端面镜输出，再后通过所述滤波片滤除其他波长的激光后输出三次谐波深紫外激光。2.如权利要求1所述一种掺镨三次谐波产生的深紫外激光器，其特征在于，所述第一激光腔端面镜为平面镜，其镀膜可对所述泵浦激光波长高透，对所述掺镨可见光基波激光高反。3.如权利要求1或2所述一种掺镨三次谐波产生的深紫外激光器，其特征在于，所述第一激光腔端...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐斌，王冬，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：