高效率高功率全固态紫外激光器
全固态激光器的光束质量及其紫外激光的实验研究的开题报告
全固态激光器的光束质量及其紫外激光的实验研究的开题报告标题：全固态激光器的光束质量及其紫外激光的实验研究一、研究背景及意义全固态激光器由于具有结构简单、寿命长、易于集成化等优点，被广泛应用于医疗、制造、通信等领域。
其中，紫外激光在微细加工、光刻、生物荧光分析等领域具有重要应用价值。
对于光束质量的研究是提高激光器工作效率、减少环境污染、提高加工精度等方面的重要问题。
二、研究目的本课题旨在通过实验研究，探究全固态激光器在紫外激光工艺中的光束质量，并通过对比分析不同激光波长下的光束质量变化规律，为全固态激光器在紫外激光领域的应用提供科学依据。
三、主要研究内容和预期成果1. 建立全固态激光器实验台，选择合适的激光介质、激光波长和工作模式，调节激光器参数，获取光束质量数据。
2. 对不同波长下激光器的光束参数进行实验研究，建立光束质量评估模型。
3. 通过比较不同波长下激光器的光束参数变化规律，分析不同波长激光器在紫外激光领域的应用优劣差异。
预期成果：1. 建立全固态激光器的实验平台，能够准确测量全固态激光器的光束质量。
2. 分析不同波长下激光器的光束参数变化规律，获得紫外激光领域全固态激光器应用的科学依据。
3. 具体分析全固态紫外激光器及其应用的发展趋势。
四、研究方法和技术路线本研究采用以下具体方法和技术路线开展：1. 设计并搭建全固态激光器的实验平台。
2. 选择不同激光介质、不同波长的激光器进行实验研究。
3. 使用光学仪器对激光器光束参数进行测量和分析。
4. 基于理论模型，分析不同波长激光器在紫外激光领域的应用优劣差异。
五、研究进度安排本研究的进度安排如下：第一年：搭建实验平台，收集文献，编写研究方案。
第二年：对光束参数、波长等进行测量和分析，建立光束质量评估模型。
第三年：分析研究结果，并撰写研究报告。
六、研究的重要性和意义本研究旨在探究全固态激光器在紫外激光领域的光束质量及应用，对于推动激光加工技术创新和发展，促进全固态激光器的应用和发展具有重要意义。
千赫兹全固态紫外激光器实验研究的开题报告
千赫兹全固态紫外激光器实验研究的开题报告
1.研究背景
激光技术在工业和科研领域具有广泛的应用，其中紫外激光器由于其较短的波长和高能量密度，被广泛用于微电子制造、光刻、医学诊断等领域。
目前，全固态紫外激光器比气体激光器更具优势，因为它们具有更高的能量效率、更小的尺寸、更好的稳定性和可靠性。
2.研究目的
本研究旨在设计和实验一个千赫兹全固态紫外激光器，研究其激光输出特性和稳定性，并探究其在微电子制造、光刻和医学诊断等领域中的应用前景。
3.研究内容
（1）激光加工和诊断领域对紫外激光器的需求
通过收集整理激光加工和诊断领域对紫外激光器的需求，了解这些领域对激光器输出功率、波长、重复频率等参数的要求，为后续实验提供指导。
（2）千赫兹全固态紫外激光器的设计和制备
结合上述需求，设计和制备千赫兹全固态紫外激光器，选择适合的激光介质、激发源和输出窗口等关键组件，提高激光器的效率和稳定性。
（3）千赫兹全固态紫外激光器的特性研究
对制备好的紫外激光器进行实验研究，探究其激光输出功率、波长、重复频率、波束质量和稳定性等特性，并进一步优化激光器的设计以满足应用需求。
4.研究意义
本研究可以为紫外激光器的发展提供实验数据和实际应用案例，推动全固态紫外激光器技术的发展，丰富工业和科研领域的激光应用。
5.2_W_高重频257_nm_深紫外皮秒激光器
文章编号 2097-1842（2023）06-1318-065.2 W 高重频257 nm 深紫外皮秒激光器范灏然1，陈 曦1 *，郑 磊1，谢文侠1，季 鑫1，郑 权1,2（1. 长春新产业光电技术有限公司, 吉林 长春 130012；2. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033）摘要：为了提高半导体检测用深紫外激光器的检测效率，需要搭建高功率、高重频257 nm 深紫外皮秒激光器实验平台。
本文以光子晶体光纤放大器和腔外四倍频结构为基础，进行了257 nm 深紫外激光器的实验研究。
种子源采用中心波长为1 030 nm 、脉冲宽度为50 ps 的光纤激光器，输出功率为20 mW ，重复频率为19.8 MHz 。
通过两级掺镱双包层（65 μm/275 μm ）光子晶体光纤棒放大结构，获得了1 030 nm 高功率基频光。
利用二倍频晶体LBO 、四倍频晶体BBO ，采用腔外倍频方式获得了257 nm 深紫外激光。
种子源通过两级光子晶体光纤放大器输出的1 030 nm 基频光，输出功率为86 W ，经过激光聚焦系统后，倍频得到二次谐波515 nm 激光输出功率为47.5 W ，四次谐波257 nm 深紫外激光输出功率为5.2 W ，四次谐波转换效率为6.05%。
实验结果表明，该结构可获得高功率257 nm 深紫外激光输出，为提高半导体检测用激光器的检测效率提供了新思路。
关 键 词：深紫外皮秒激光器；高重频；光子晶体光纤放大器；四次谐波产生中图分类号：TP394.1;TH691.9 文献标志码：A doi ：10.37188/CO.2023-0026High repetition frequency 257 nm deep ultraviolet picosecondlaser with 5.2 W output powerFAN Hao-ran 1，CHEN Xi 1 *，ZHENG Lei 1，XIE Wen-xia 1，JI Xin 1，ZHENG Quan 1,2（1. Changchun New Industries Optoelectronics Technology Co., Ltd , Changchun 130012, China ；2. Changchun Institute of Optics , Fine Mechanics and Physics ,Chinese Academy of Sciences , Changchun 130033, China ）* Corresponding author ，E-mail : *******************Abstract : To improve the detection efficiency of deep ultraviolet laser for semiconductor detection, it is necessary to develop 257 nm deep ultraviolet picosecond laser with high power and high repetition frequency. In this study, a 257 nm deep ultraviolet laser was experimentally investigated based on photonic fiber amplifier and extra-cavity frequency quadrupling. The seed source uses a fiber laser with a central wavelength of 1 030 nm and a pulse width of 50 ps, delivering a power output of 20 mW and a repetition frequency of 19.8 MHz. High power 1 030 nm fundamental frequency light was obtained through a two-stage ytterbium-doped double cladding (65 μm/275 μm) photonic crystal fiber rod amplification structure, and收稿日期：2023-02-11；修订日期：2023-03-13基金项目：长春市科技发展计划重点研发专项（No. 21ZGG15）Supported by the Key R & D Projects of Changchun Science and Technology Development Plan (No.21ZGG15)第 16 卷 第 6 期中国光学（中英文）Vol. 16 No. 62023年11月Chinese OpticsNov. 2023257 nm deep ultraviolet laser was generated using double frequency crystal LBO and quadruple frequency crystal BBO. The seed source uses a two-stage photonic crystal fiber amplifier to get a 1 030 nm laser with output power of 86 W. After the laser focusing system and frequency doubling, a second harmonic output power of 47.5 W at 515 nm and a fourth harmonic output power of 5.2 W at 257 nm were obtained.The fourth harmonic conversion efficiency was 6.05%. The experimental results show that this structure can ob-tain high power 257 nm deep ultraviolet laser output, providing a novel approach to improve the detection ef-ficiency of the lasers for semiconductor detection.Key words: deep ultraviolet picosecond laser；high repetition frequency；photonic crystal fiber amplifier；fourth harmonic generation1 引 言高重频深紫外皮秒激光器，因具有分辨率高、加工速率快、热损伤低等特性，被广泛应用于半导体检测、光刻以及精密材料加工等工业领域[1-6]。
全固态激光器原理
全固态激光器原理嘿，朋友，你有没有想过，有一种神奇的光，它不是像手电筒那样简单地发光，而是有着强大的能量和独特的产生方式呢？这就是全固态激光器发出的光。
今天呀，我就来给你讲讲全固态激光器的原理，这可真是个超级有趣的事儿呢！咱先得知道啥是全固态激光器。
简单来说，它就是一种产生激光的设备，和那些老早的、体积庞大又复杂的激光器不太一样。
全固态激光器最大的特点就是它里面的主要部件都是固态的，就像我们生活里常见的固体东西一样实实在在。
这可比那些有气体或者液体参与的激光器要稳定得多呢！你想啊，气体和液体总是跑来跑去、晃来晃去的，固态的东西就安安稳稳地待在那儿，多靠谱呀。
那全固态激光器到底是怎么把光变成那种超级厉害的激光的呢？这就得从它的几个关键部分说起啦。
首先就是增益介质。
这就像是一场光的“强化训练营”。
增益介质是一种特殊的固体材料，常见的有晶体材料，比如说钇铝石榴石（YAG）。
你可以把增益介质想象成一群听话又有潜力的小士兵，光在经过这个增益介质的时候，就像是小士兵们在接受严格的训练。
在这个过程中，光会得到能量的补充，变得越来越强。
怎么补充能量的呢？这就涉及到粒子数反转啦。
正常情况下，原子里的电子就像住在不同楼层的居民，低楼层的居民多，高楼层的居民少。
但是在增益介质里，通过一些特殊的方法，就像给这些居民发了个通知，让高楼层的居民一下子多了起来，这种情况就叫粒子数反转。
这时候，光经过，就像是得到了高楼层居民扔下来的能量包，变得越来越强壮。
然后呢，就轮到泵浦源上场啦。
泵浦源就像是一个超级能量提供者，是个大力士呢。
它的任务就是给增益介质提供能量，让增益介质能够实现粒子数反转。
你可以把泵浦源想象成一个不断往“强化训练营”里送食物的大厨，只有食物充足，小士兵们才能变得强大呀。
泵浦源提供能量的方式有很多种，比如说用闪光灯或者激光二极管来提供能量。
要是没有泵浦源，增益介质就没办法让光得到强化，那全固态激光器也就没法产生激光啦，这就像没有大厨，小士兵们就得饿肚子，还怎么训练呢？有了增益介质和泵浦源还不够呢，还得有光学谐振腔。
激光二极管侧面泵浦高功率266nm紫外激光器
激 光二 极 管 （ Ｄ） Ｌ 泵浦 的全 固态 紫 外 激 光器 具 有结 构 紧 凑 、 率 高 、 命 长 、 束 质 量 好 、 积 小 、 护 方 效 寿 光 体 维 便、 可靠 性 高等 优点 ， 为准 分子 激光 器 的有 力竞 争者 ，是 紫 外激 光 器 发 展 的主 要 趋 势口 ］在 光数 据 存储 、 成 一， 光 刻、 材料 加 工 、 医疗 及光 化 学 等 领 域 有 着 广 泛 的 应 用 前 景 。２ ６ｎ 紫 外 激 光 获 得 的最 直 接 的方 法 是通 过 对 ６ ｍ Ｎｄ 的 １０ ４ｎ 谱线 进行 四倍 频 。ｌ ９ ６ ｍ ９ ９年 ， 国夫 等 首 次 采 用 Ｂ Ｏ 晶 体 获 得 ２ ６ ｒ 紫 外 激 光 输 出Ｅ ］ 陈 Ｂ ６ ｍ ｉ ４ 。 － ｓ ２０ ０ ０年 ， 京 良等 获得 平均 功率 为 ６ 何 ３ｍＷ 的紫外 激光 ， 转换 效 率达 １ １ 率 为 １ ６ｍＷ 的紫外 激 光 ， 换效 率 为 ３ ． ９ 转 Ｏ１ 。２ ０ ０ ５年 ， 范秀 伟 等人 获得 平 均 功 。同年 ， 谭成 桥等 人采 用被 动调 Ｑ 激光 器 四倍 频 ， 得到 平均 功
第 ２ 卷 第 ８期 ３
２１ ０ １年 ８月
强 激 光 与 粒 子 束
ＨＩ ＧＨ ＰＯＷ ＥＲ ＬＡＳＥＲ Ａ Ｎ Ｄ ＰＡ Ｒ ＴＩ ＣＬＥ ＢＥＡ Ｍ Ｓ
Ｖｏ． １ ２３， Ｎ Ｏ ８ ． Ａ ｕｇ ．，２ ０１ｌ
文章 编 号 ： ｌ Ｏ 一３ ２ ２ １ ） ８２ ６ ４ Ｏ ｌ４ ２ （０ １ ０ ０ ５０
固体紫外激光器原理
固体紫外激光器原理固体紫外激光器是一种利用固体物质产生紫外激光的装置。
它具有很高的能量密度、较窄的波长范围和较高的空间相干性，在生物医学、科学研究和工业领域有着广泛的应用。
固体紫外激光器的工作原理基于光的增强效应和能级跃迁原理。
首先，我们需要一个能够发射激光的激光介质。
常见的材料包括Nd：YAG（钇铝石榴石）、Nd：YVO4（钇钒矿石）、Nd：YLF（钇锂钼石）、Ti：Sapphire（蓝宝石）等。
这些固体材料加工成激光棒或薄片状，然后通过外部的光源（如闪光灯或半导体激光器）进行泵浦。
泵浦光通过能级跃迁，将固体材料中的电子激发至高能级。
然后，在光学腔中，高能级的激发态电子会发生自发辐射，从而产生光子，光子穿过输出窗口逃逸出来。
这就是激光的产生过程。
光学腔由两个反射镜构成，一个是高反射镜（HR镜），另一个是输出镜（OC镜）。
HR镜起到反射光子的作用，而OC镜则允许部分光子通过，形成激光输出。
光学腔的设计与用于特定波长范围的激光器密切相关。
要实现紫外激光输出，我们通常使用二次谐波产生方法。
这种方法利用非线性光学效应，在高能量激光束通过非线性晶体时产生频率加倍，从而将激光转换为更短的紫外波长。
常见的非线性晶体材料包括KDP（磷酸二氢钾）和BBO（磷酸钡钙晶体）。
通过调整晶体的温度和角度，可以实现不同波长范围的紫外激光输出。
固体紫外激光器具有广泛的应用前景。
在科学研究领域，它可以用于超快激光光谱学、表面等离子体共振、薄膜沉积等实验。
在生物医学领域，固体紫外激光器被广泛应用于激光手术、皮肤美容和白内障治疗等。
在工业领域，它可以用于精细加工、标记、材料检测等。
此外，固体紫外激光器还能被应用于大气科学、光通信和防务等领域。
不过，固体紫外激光器在使用时需要特别注意安全。
紫外光具有较强的能量和较高的光子能量，如果不正确使用或直接暴露于人体，可能会对眼睛和皮肤造成伤害。
因此，使用固体紫外激光器时需要佩戴适当的防护眼镜和防护服，同时要遵循相关的操作规程。
全固态355nm连续紫外激光器的优化设计
本 专 栏 的 四 篇 文 章 属 于半 导 体 激 光 泵 浦 全 固体 激 光 技 术 的 内容 ， 包括 了半 导 体 激 光 驱 动 电 源 的 设 计 ， 固 体 基 频 激 全 光 的腔 内非 线性 频 率 变换 和 谐 振 腔 装调 过程 中的 装 调 对 准 技 术 。
工 作 的 半 导 体 激 光 泵 浦 全 固体 激 光 器基 频 光 的 输 出功 率 较 低 ， 半 导 体 激 光 泵 浦 全 固 体 激 光 器 中普 遍 采 用 激 光 谐 振 腔 在 内高 功 率 密 度 来 获 得 高转 换 效 率 的腔 内非 线 性 频 率 变换 技 术 。 随 着 半 导 体 激 光 泵 浦 全 固体 激 光技 术 的 研 究 发 展 ， 用 全 固体 激 光 技 术 的 产 品 也 逐 渐 地 取 代 了其 它 类 型 的 激 光 器 ， 采 获 得 了广 泛 的应 用 。 但 结 构 紧凑 的 全 固体 激 光谐 振 腔 不 能 采 用传 统 的 调 节 架 方 式 ， 而是 需 要 不 同 的腔 镜 装 调 对 准 工 艺
（．中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所， １ 吉林 长春 １０３ ； ３０３
２ ．中国科学院 研 究生院， 北京 １０ ３ ； ．长春理工大学， ０ ０９ ３ 吉林 长春 １０ ２ ） ３０ ２
固体 激 光 器 泵 浦 源 的 半 导 体 激 光 器 工 作 的 安 全 性 。
文章编号
１ ０ — ２ Ｘ（ ０ ６ ０ ７ １０ ０ ４ ９ ４ ２ ０ ） ５０ ３ ５
全 固态 ３ ５ａ 连续 紫 外激 光 器 的优 化 设 计 ５ ｍ
申 高 ， 。檀慧明 ， 飞。 刘
LD泵浦全固态355nm紫外皮秒脉冲激光器
ｐ ｗｅ ｓ５ Ｗ ．Ｔｈｅ ｔ ｉｄ ｈ ｒ ｎ ｃ ｒ ｐ ｔ ０ ３ ｃ ｎｖ ｒ ｉｎ ｔ ３ ｎ ａ ｄ １ ． ｏ ｒｗａ ｈ ｒ ａ ｍｏ ｉｓｗｅ ｅ ｕ ｏ ６ ． ｏ ｅ ｓｏ ｏ ５ ２ ｍ ｎ ６ ６ ａ ｈ ｉｇｌ ｕ ｓ ｎ ｒ ｌ ｃ ｕ ｔｏ ｓｌｓ ｈ ｎ ０ ５ ｎｄ ｔ ｅ ｓｎ ｅ ｐ ｌｅ ｅ ｅ ｇｙ ｆｕ ｔ ａｉ ｎ ｗａ ｅ ｓｔ ａ ． ８ ｉ ｈ ｏ ｅ ａｉ ｎ ｎ ３ ｐ ｒ ｔｏ ．
用功率计测得单路输出的锁模激光平均功率为180mw22再生放大器实验结果选择从m5输出的一路锁模光作为种子光经图所示的再生放大器放大得到波长为1064nm1hz单脉冲能量平均值为780可以得到24070717ps23倍频实验结果如图所示将放大后的1064nm脉冲激光通过第一块lbo晶体进行二倍频得到532nm激光输出测得其单脉冲能量平均值为470然后通过第二块lbo晶体进行和频得到三倍频355nm外激光输出测得其输出能量平均值为1296计算得出从1064nm532nm激光转换效率为603355nm激光转换效率为166
ｔ ５ ｎ ｏ ３ ５ ｍ
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／
１中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春１３００３３
、
＼２中国科学院研究生院，北京１０００３９；３北京国科世纪激光技术有限公司，北京１０００８５／
摘要报道了采用大功率国产光纤束模块端面抽运Ｎｄ：ＹＶＯ。激光晶体的腔外三倍频紫外激光器，用声光调Ｑ技
术实现了高功率高光束质量基频光输出。采用ＬＢＯ Ｉ类相位匹配和ＬＢＯ ＩＩ类相位匹配的腔外倍频方法，并利用
Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｂｅｉｊｉｎｇ
１０００８５，Ｃｈｉｎａ
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａ ｈｉｇｈ ｐｏｗｅｒ ａｎｄ－ｐｕｍｐｅｄ Ｎｄ：ＹＶ０４ ａｌｌ—ｓｏｌｉｄ—ｓｔａｔｅ ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ（ＵＶ）ｌａｓｅｒ ｗａｓ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄ ｕｎｄｅｒ ａｃｏｕｓｔｏ—ｏｐｔｉｃ Ｑ－ｓｗｉｔｃｈｅｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｕｓｉｎｇ ｔｙｐｅ Ｉ ｐｈａｓｅ－ｍａｔｃｈｅｄ ＬｉＢａ ０５（ＬＢ０）ａｓ ｓｅｃｏｎｄ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ （ＳＨＧ）ｃｒｙｓｔａｌ ａｎｄ ｔｙｐｅ ＩＩ ｐｈａｓｅ－ｍａｔｃｈｅｄ ＬＢＯ ａｓ ｔｈｉｒｄ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ（ＴＨＧ）ｃｒｙｓｔａｌ．Ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｔｏ ｏｐｔｉｃａｌ（０—０）ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ ｗａｖｅ ｔｏ ＴＨＧ ＵＶ ｌａｓｅｒ．ａ ｃｏｎｃａｖｅ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｍｉｒｒｏｒ ｉＳ ｕｓｅｄ ｔｏ ｆｏｃｕｓ ｔｈｅ
３０
中
国
外及可见波段的激光器已经在很多行业取得了大量 的应用，例如激光调阻、存储芯片维修、太阳能电池 划线、激光标刻等。与传统的红外和可见波段的激 光器相比，紫外激光器具有更短的波长，不仅可以获 得更小的聚焦光斑，而且在一些特殊的材料上具有 更高的吸收系数，因此紫外激光可应用于硅和陶瓷 材料的加工、蓝宝石晶体划线、多层ＰＣＢ电路板铜 层的打孔等。除此之外，紫外激光器也可广泛应用 于医疗、光化学、光生物学等科研领域。与传统的准 分子紫外激光器相比，全固态紫外激光器具有光束 质量好、功率稳定性好、可靠性高、使用方便、体积小 等诸多优点。近年来利用非线性频率变换技术获得 高功率紫外激光输出的研究已成为激光技术领域的 一个研究热点［１￣９］。文中采用激光二极管（ＬＤ）光 纤束模块端面抽运Ｎｄ：ＹＶＯ。激光晶体，腔内插入 声光调Ｑ器件，实现高功率准连续１０６４ ｎｍ基频激 光输出，腔外分别采用Ｉ类相位匹配ＬＢＯ作为倍频 和Ⅱ类相位匹配的ＬＢＯ作为三倍频晶体，采用凹面 反射镜将倍频后的绿光和未倍频的基频光进行聚 焦，有效地避免了普通单透镜聚焦时产生的色差效 应，最终实现了高功率、高效率的准连续３５５ ｎｍ紫 外激光输出。
１期
石朝辉等：高效率高功率全固态紫外激光器
抽运光功率为２３．３ Ｗ时，紫外激光输出功率最大， 达到１．８６ ｗ。注入抽运光功率继续增加，基频光和 二倍频光功率也随之增大，但是紫外激光输出功率 反而减小。其原因是高功率抽运下，虽然基频光和 二倍频光的功率增大了，但其光束质量急剧恶化，导 致三倍频晶体中的合频效率下降使紫外光输出功率 降低。
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图３ ３５５ ｎｍ激光平均输出功率和光一光转换效率 随基频光功率的变化曲线
２ 实验装置
实验装置如图１所示，抽运源为北京国科世纪 激光公司生产的大功率半导体激光器光纤束模块 （型号为ＧＫＦＭ－３０），该模块的最大输出功率为 ３０ ｗ，出口光纤束直径为１．１ ｍｍ，数值孔径（ＮＡ） 为０．１１。输出激光中心波长为８０７～８１０ ｎｍ （２５℃），通过调节制冷系统的工作温度，使其工作 波长接近８０８．７ ｎｍ，与Ｎｄ：ＹＶＯ。晶体的吸收峰相 匹配。通过采用自行研制的非球面光学耦合系统将 抽运光整形为直径７５０，ｕｍ左右的圆形光斑，系统的 传输透过率为９２％。Ｎｄ：ＹＶＯ。激光晶体中Ｎｄ３＋ 的原子数分数为０．３％［Ｉｏ，１１］，晶体尺寸为３ ｍｍ×
１０６４ ｎｍ。平面镜Ｍ。和ＭＳ是１０６４ ｒｉｍ的单点全反
镜（Ｒ＞９９．８％），入射角为４５。。，。是焦距为５０ ｍｍ 的平凸薄透镜，两个端面分别镀１０６４ ｎｍ和５３２ ｎｒｎ 增透膜（Ｒ。。。。。。＜ｏ．２％，Ｒ眦。。＜ｏ．２％）。ｆ，透镜 的焦平面处放置一类临界相位匹配ＬＢＯ二倍频晶 体，晶体尺寸为３ ｍｉｎｘ ３ ｉｌｌｍ×１０ ｍｍ，晶体的两个 端面镀１０６４ ｎｍ和５３２ ｎｍ的双增透膜（Ｒ，。６。。。＜ ０．２％，Ｒ。。。。＜ｏ．２％）。Ｍ５为平凹反射镜，凹面曲 率半径为１００ ｍｍ，凹面镀１０６４ ｎｍ和５３２ ｎｍ高反膜 （Ｔ。。。。。。＜ｏ．２％，Ｔ５。：。。＜ｏ．２％）。在凹面反射镜的 焦平面处放置二类临界相位匹配ＬＢＯ三倍频晶体， 晶体尺寸为３ ｍｍ×３ ｍｍ×１０ ｍｍ，晶体的两个端 面镀１０６４ ｎｍ，５３２ ｎｍ和３５５ ｎｍ的三色增透膜。＾ 为焦距５０ ｍｍ的平凸薄透镜，镀膜与三倍频激光晶 体一致，其作用是对输出的紫外激光进行准直，压缩 紫外光的发散角。Ｍｓ和Ｍ６为入射角４５。的平面镜 分光镜，反射面镀膜为对１０６４ ｎｍ和５３２ ｎｍ高反，对 ３５５ ｎｍ高透，不仅起到折转紫外激光输出方向的功 能，同时可以滤掉１０６４ ｎＩＩｌ和５３２ ｎｍ激光。基频激 光器中采用的声光Ｑ开关为美国Ｎｅｏｓ公司生产的 熔石英Ｑ开关，通光方向长度为１０ ｍｍ；由中心频 率为２７ ＭＨｚ，射频功率为５０ Ｗ的声光驱动电源驱 动，在调制重复频率为１～１００ ｋＨｚ的范围内连续可 调‘１引。
Ｔｈｅ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ，Ｊｉｌｉｎ １３００３３，Ｃｈｉｎａ
２ Ｇｒａｄｕａｔｅ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００３９，Ｃｈｉｎａ
３
Ｂｅｉｊｉｎｇ
ＧＫ
Ｌａｓｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
凹面反射镜的方式进行聚焦，避免了１０６４ ｎｍ和５３２ ｎｍ激光聚焦时由于波长的不同而产生的色差效应，有效地提高
了三倍频的倍频效率。最终在注入抽运光功率为２３．３ Ｗ，声光调Ｑ激光器的调制频率为２０ ｋＨｚ的工作条件下，基 频光输出功率为７．２８ ｗ时，得到紫外激光输出功率为１．８６ Ｗ，１０６４ ｎｍ基频光到３５５ ｎｍ紫外激光的光一光转换效率
第３４卷第１期 ２００７年１月
中 国激光 ＣＨＩＮＥＳＥ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＬＡＳＥＲＳ
文章编号：０２５８—７０２５（２００７）０１—００２９—０４
Ｖ０１．３４，Ｎｏ．１ Ｊａｎｕａｒｙ，２００７
高效率高功率全固态紫外激光器
石朝辉１’２…，樊仲维３，张 瑛３，张 晶１’２…，牛 岗１’２”，王培峰１’２”，崔建丰１’２…，裴 博３
ＳＨＩ Ｚｈａｏ—ｈｕｉｌ＇２“，ＦＡＮ Ｚｈｏｎｇ—ｗｅｉ３，ＺＨＡＮＧ Ｙｉｎ９３，ＺＨＡＮＧ Ｊｉｎ９１’２…，
ＮＩＵ Ｇａｎ９１＇２…，ＷＡＮＧ Ｐｅｉ—ｆｅｎ９１’２“，ＣＵＩ Ｊｉａｎ—ｆｅｎ９１’２…，ＰＥＩ Ｂ０３
１ Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｏｐｔｉｃｓ，Ｆｉｎｅ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，
ｌａｓｅｒ ｉｎｔｏ ＴＨＧ ＬＢＯ ｃｒｙｓｔａｌ，ｗｈｉｃｈ ａｖｏｉｄｓ ｔｈｅ ｃｈｒｏｍａｔｉｃ ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｆｏｃｕｓｉｎｇ ｌｅｎｓ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｆｉｎａｌｌｙ，
ｔｈｅ ｏｕｔｐｕｔ ｐｏｗｅｒ ｏｆ ３５５ ｎｍ ＵＶ ｌａｓｅｒ ｒｅａｃｈｅｓ ｔｏ １．８６ Ｗ ａｔ ｔｈｅ ｉｎｃｉｄｅｎｔ ｐｕｍｐ ｐｏｗｅｒ ｏｆ ２３．３ Ｗ。ａｎｄ ｔｈｅ ｏｕｔｐｕｔ ｐｏｗｅｒ ｏｆ ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ ｗａｖｅ ｉＳ ａｂｏｕｔ ７．２８ Ｗ ａｔ ２０ ｋＨｚ ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ ｒａｔｅ。ａｎｄ Ｏ－Ｏ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｉＳ ａｂｏｕｔ ２５．５％ａｃｃｏｒｄｉｎｇｌｙ．Ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ＵＶ ｌａｓｅｒ ｂｅａｍ ｑｕａｌｉｔｙ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｌａｓｅｒ ｃａｎ ｓｔｉｌｌ ｗｏｒｋ ａｔ ａ ｇｏｏｄ ｂｅａｍ ｑｕａｌｉｔｙ ｅｖｅｎ ａｔ ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｏｕｔｐｕｔ。ｗｈｉｃｈ ｍｅａｎｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ＵＶ ｌａｓｅｒ ｃａｎ ｈａｖｅ ａ ｖｅｒｙ ｇｏｏｄ ｂｅａｍ ｑｕａｌｉｔｙ ｅｖｅｎ ａｔ ｔｈｅ
８ ７ ６ ５ ４ ３ ２ １ 、芋＼矗事０４苫Ｐｊｏ。∞暑。≯《 Ｏ
图４紫外激光的单脉冲波形 Ｆｉｇ．４ Ｐｕｌｓｅ ｓｈａｐｅ ｏｆ Ｑ－ｓｗｉｔｃｈｅｄ ＵＶ ｌａｓｅｒ ｗｉｔｈ
ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｏｕｔｐｕｔ ｐｏｗｅｒ
图２平均激光输出功率随抽运功率的变化曲线
Ｆｉｇ．２ Ａｖｅｒａｇｅ ｏｕｔｐｕｔ ｐｏｗｅｒ ｖｅｒｓｕｓ ｉｎｃｉｄｅｎｔ ｐｕｍｐ ｐｏｗｅｒ
１引 言
随着半导体激光产业的迅猛发展，以半导体激
光器作为抽运源的全固态激光器（ＤＰＳＳＬ）的研究 取得了巨大的进展。半导体激光器抽运收到修改稿日期：２００６—０６—１４ 作者简介：石朝辉（１９８０一），男，博士研究生，现在北京国科世纪激光技术有限公司从事高功率全固态激光器及其频率变 换技术研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｈｉｚｈ＠１２６．ｃｏｍ 导师简介：樊仲维（１９６５一），男，吉林人，研究员，博士生导师，主要从事衍射光学理论与器件、光学仪器设计与研制、大功 率全固态激光技术与谐波产生技术、全色激光显示技术、高亮度半导体激光耦合技术等方面的研究。 Ｅ—ｍａｉｌ：ｆａｎｚｗ＠ｃｏｓｃｅｎｔｒａｌ．ｏｒｇ
ｈｉｇｈ ｐｏｗｅｒ ｏｕｔｐｕｔ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｌａｓｅｒ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ；ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ ｌａｓｅｒ；ａｌｌ ｓｏｌｉｄ—ｓｔａｔｅ；ａｃｏｕｓｔｏ—ｏｐｔｉｃ Ｑｓｗｉｔｃｈｉｎｇ；ｅｎｄ—ｐｕｍｐｅｄ；ｓｅｃｏｎｄ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ；ｔｈｉｒｄ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ；ｃｈｒｏｍａｔｉｃ ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ