一种直接倍频实现波长160～170nm全固态深紫外激光的装置，其泵浦源为320～340nm波长全固态紫外激光泵浦源；薄片状深紫外倍频晶体光胶于第一和第二匹配材料直角棱柱斜边面上；第一匹配材料钝角切割角度满足320～340nm紫外光垂直入射到第一匹配材料后再入射到直接倍频晶体中，满足倍频晶体位相匹配角度；第二匹配材料钝角切割角度满足160～170nm深紫外光垂直于第二匹配材料直角面出射；紫外光从入射窗口进入密封罐体，由第一匹配材料直角边垂直入射，由倍频晶体直接倍频，产生的深紫外光与剩余紫外光经第二匹配材料后分开，160～170nm深紫外光从出射窗口输出；光路简单、系统可靠、效率高、结构紧凑。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及全固态激光
,特别涉及一种直接倍频实现波长160 170nm 全固态深紫外激光的装置。
技术介绍
激光技术尤其是全固态激光技术以其精密化、实用化的特点广泛的应用于军事、 科学及经济社会领域，并对其产生重大而深远影响。紫外尤其是深紫外(DUV)激光光源，如 波长介于40nm到200nm之间电磁辐射波段的激光光源，由于其波长短、光子能量高，因而在 高分辨率成像、光谱、微细加工、科研及工业制造等领域具有重要的应用价值。目前，产生深紫外激光的方法主要有ArF准分子激光器(K. Kaki zaki, T. Matsunaga, et al, “Ultra-high-repetition rate ArF excimer laser with long pulse duration for 193nm lithography”，Proceeding of SPIE, 2001 (4346) : 1210)和全固态激 深紫外激光光源。准分子激光是目前使用最多的深紫外相干激光源，其波长有157nm、193nm 等特定谱线，具有高平均功率、高脉冲能量、结构简单、效率高等优点，但其运转方式少(CW 和ns)、波长固定、气体有毒、一次充气寿命有限等缺点。全固态深紫外激光光源由于具有 结构紧凑、体积小、效率高等优势具有广阔的应用价值，但是由于合适的深紫外非线性光学 晶体不多，因此很多全固态深紫外激光光源一般采用倍频、和频及混频等方式产生，技术复 杂、体积庞大不利于实用。中国科学院理化技术研究所的陈创天领导的研究组和许祖彦领导的研究组在深 紫外晶体材料和激光技术领域进行了大量开创性的工作(许祖彦，“深紫外全固态激光源”， 中国激光，2009 (36) : 1619)，在国际上首次使用直接倍频方法，实现了 177. 3深紫外激光输 出，突破了全固态激光200nm壁垒，并专利技术了它的使用技术一棱镜耦合技术(一种非线性光 学晶体激光变频耦合器，ZL 01115313. X)。但对于更短波长的160 170nm的深紫外全固态激光光源，目前主要有利用钛宝 石激光器通过复杂的和频、倍频系统先产生紫外激光，再利用KBBF深紫外非线性晶体倍频 实现 160nm 激光(J. Opt. Soc. Am. B/Vol. 21，No. 2/February 2004，370-375)，或者通过 BBO 等非线性晶体利用两束激光和频的方式实现160 170nm深紫外激光，上述方法光路复杂、 系统庞大、价格昂贵，不利于实用。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对目前实现160 170nm全固态深紫外激光系统复杂、不利于 实用的问题，提出一种采用I. 28 I. 36微米基频激光八倍频实现160 170nm全固态深 紫外激光的方法。使用二倍频发生器及四倍频发生器对I. 28 I. 36微米基频激光进行二 倍频和四倍频获得32(T340nm的紫外激光输出，然后将紫外激光入射到置于真空装置系统 中的深紫外直接倍频器件中获得160 170nm全固态深紫外激光。该专利技术具有光路简单、 系统稳定、结构紧凑等优点，可以应用于科研仪器、精密制造等领域。本专利技术的目的是这样实现的本专利技术提供的直接倍频实现波长160 170nm全固态深紫外激光的装置，其包括紫外激光泵浦源I、深紫外直接倍频器件和真空装置系统；所述紫外激光泵浦源为320 340nm波长的全固态紫外激光泵浦装置，该全固态紫外激光泵浦装置通过I. 28 I. 36微米基频光的四倍频实现320 340nm波长的紫外激光；所述的深紫外直接倍频器件由能够通过直接倍频实现160 170nm深紫外输出的深紫外倍频晶体及第一匹配材料和第二匹配材料组成；所述深紫外倍频晶体为能够实现320 340nm直接倍频位相匹配的薄片状晶体，所述深紫外倍频晶体能够实现I. 28 I. 36微米激光的八倍频位相匹配；所述第一匹配材料和第二匹配材料为直角棱柱，所述深紫外倍频晶体光胶于所述第一匹配材料和第二匹配材料的斜边面上；第一匹配材料钝角切割角度满足入射的320 340nm紫外激光垂直入射到第一匹配材料后再入射到深紫外直接倍频晶体中，满足深紫外倍频晶体的位相匹配角度；第二匹配材料满足160 170nm深紫外激光高透过率，其钝角切割角度满足160 170nm深紫外激光垂直于该第二匹配材料直角面出射；所述真空装置系统由密封罐体、置于所述密封罐体罐壁上的入射窗口和出射窗ロ组成，所述密封罐体内抽真空或充填惰性气体；所述的深紫外直接倍频器件放置在真空罐系统的密封罐体中，确保深紫外直接倍频器件在真 空或惰性气体环境中进行倍频，防止产生的深紫外激光被空气或者水蒸气吸收；紫外激光泵浦源发出的紫外激光从入射窗ロ进入密封罐体，由第一匹配材料的直角边垂直入射，然后通过深紫外倍频晶体进行直接倍频，产生的160 170nm深紫外激光和剰余的紫外激光经过第二匹配材料后在空间上自然分开，160 170nm深紫外激光从其传播方向上设置的出射窗ロ输出。所述紫外泵浦源由基频光源、二倍频发生器和四倍频发生器组成；所述基频光源的I. 28 I. 36微米基频光通过二倍频发生器产生二倍频激光，二倍频激光通过四倍频发生器产生四倍频激光；二倍频激光由腔外二倍频或腔内二倍频产生。所述的基频光源由至少ー个増益装置、由基频激光高反镜A和部分输出镜B构成的谐振腔装置、调Q元件及起偏元件组成；增益装置为侧面泵浦或者端面泵浦结构；激光增益介质为 Nd:YAG、Nd: YAP、Nd: YLF, Nd:GGG, Nd: YVO4 或 NchGdVO4 产生 I. 28 I. 36 微米波长激光介质；激光增益介质的材料为晶体或陶瓷。所述深紫外直接倍频晶体为KBBF族晶体。所述的KBBF族晶体为KBBF晶体或RBBF晶体。所述KBBF族晶体为KBBF晶体时，其I. 28 I. 36微米激光八倍频的位相匹配切割角度为70. 65° 90。。所述的第一匹配材料为SiO2，其钝角切割角度为81. 4° 81. 5°。所述的第二匹配材料为CaF2，其钝角切割角度为71. 79° 71. 78°。本专利技术的直接倍频实现波长160 170nm全固态深紫外激光的装置，其技术路线为I. 28 I. 36微米全固态基频激光的八倍频方案，相对于现有的获得160 170nm深紫外激光方法，如钛宝石激光与其他波长激光和频、倍频等混频方案、光參量输出紫外激光直接倍频方案等，具有光路简单、系统可靠、效率高、结构紧凑、可实用化等特点，在前沿科学研究、精密加工制造等领域具有不可替代的作用。附图说明以下，结合附图和实施例对本专利技术进行详细地说明图I是本专利技术的直接倍频实现波长160 170nm全固态深紫外激光的装置的结构 示意图；图2是实施例I的直接倍频实现波长160 170nm全固态深紫外激光的装置结构 示意图；图3是实施例2的直接倍频实现波长160 170nm全固态深紫外激光的装置结构 示意图。具体实施例方式图I是本专利技术装置的结构示意图；本专利技术提供的直接倍频实现波长160 170nm 全固态深紫外激光的装置，其包括紫外激光泵浦源I、深紫外直接倍频器件2和真空装置系 统3 ;紫外激光泵浦源I为波长范围处于320 340nm的全本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种直接倍频实现波长160～170nm全固态深紫外激光的装置，其包括紫外激光泵浦源、深紫外直接倍频器件和真空装置系统；所述紫外激光泵浦源为320～340nm波长的全固态紫外激光泵浦装置，该全固态紫外激光泵浦装置通过1.28～1.36微米基频光的四倍频实现320～340nm波长的紫外激光；所述的深紫外直接倍频器件由能够通过直接倍频实现160～170nm深紫外输出的深紫外倍频晶体及第一匹配材料和第二匹配材料组成；所述深紫外倍频晶体为能够实现320～340nm直接倍频位相匹配的薄片状晶体，所述深紫外倍频晶体能够实现1.28～1.36微米激光的八倍频位相匹配；所述第一匹配材料和第二匹配材料为直角棱柱，所述深紫外倍频晶体光胶于所述第一匹配材料和第二匹配材料的斜边面上；第一匹配材料钝角切割角度满足入射的320～340nm紫外激光垂直入射到第一匹配材料后再入射到深紫外直接倍频晶体中，满足深紫外倍频晶体的位相匹配角度；第二匹配材料满足160～170nm深紫外激光高透过率，其钝角切割角度满足160～170nm深紫外激光垂直于该第二匹配材料直角面出射；所述真空装置系统由密封罐体、置于所述密封罐体罐壁上的入射窗口和出射窗口组成，所述密封罐体内抽真空或充填惰性气体；所述的深紫外直接倍频器件放置在真空罐系统的密封罐体中，确保深紫外直接倍频器件在真空或惰性气体环境中进行倍频，防止产生的深紫外激光被空气或者水蒸气吸收；紫外激光泵浦源发出的紫外激光从入射窗口进入密封罐体，由第一匹配材料的直角边垂直入射，然后通过深紫外倍频晶体进行直接倍频，产生的160～170nm深紫外激光和剩余的紫外激光经过第二匹配材料后在空间上自然分开，160～170nm深紫外激光从其传播方向上设置的出射窗口输出。...
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：许祖彦，王保山，宗楠，薄勇，彭钦军，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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