CN113594831A - 一种基于LBO晶体的266nm全固态紫外激光器 - Google Patents

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Abstract

一种基于LBO晶体的266nm全固态紫外激光器，包括用于对激光晶体的泵浦光源、光学耦合***、1064nm谐振腔和腔外进行倍频、和频光路。1064nm谐振腔包括反射镜、分束镜、平凹镜、激光晶体、声光调制器和OC反射透镜；腔外倍频、和频光路包括第一LBO晶体，第二LBO晶体、第三LBO晶体、第一聚焦透镜，第二聚焦透镜、第三聚焦透镜和布鲁斯特角等腰棱镜。本发明的三硼酸锂266nm固体激光器通过谐振腔内生成1064nm基频光；利用LBO晶体进行腔外倍频以及和频，再利用色散原理分离和频产生的532nm、355nm和266nm激光，并输出266nm激光，光学模式和光斑质量较好。

Description

一种基于LBO晶体的266nm全固态紫外激光器
技术领域
本发明属于固体激光器自动化控制的领域，具体涉及一种基于1064nm腔外倍频、和频的266nm深紫外激光器
背景技术
由于衍射现象限制了光束聚焦光斑所能达到的最小尺寸，波长越短，就可以获得越小的聚焦光斑，紫外及深紫外波段的连续波激光器具有波长短、能量集中、分辨率高等优点，尤其是高峰值功率的紫外激光可以为工业和科研领域解决光与物质作用过程中峰值功率不足、相互作用时间过长或过短等诸多问题。近年来，深紫外激光在激光快速成型、诱导荧光诊断、光生物学、大气污染检测、高分辨率光谱学、紫外光刻、拉曼散射应用研究等领域得到不断地应用。
紫外266nm半导体泵浦的连续波激光光源主要是基于非线性光学频率转换的腔外倍频及和频产生的，与非固态设计、结构庞大复杂、功率消耗较大、成本较高的准分子激光器、离子激光器和自由电子激光器相比，这种全固态紫外及深紫外激光器具有体积小、价格低、效率高、寿命长、可靠性高、重复率高、光束质量好且使用维护方便等优点，在科研和工业应用领域中应用广泛。
发明内容
本发明的目的是提供一种266nm深紫外固体激光器及其装置；该266nm深紫外固体激光器通过谐振腔产生1064nm基频激光；利用腔外倍频输出532nm激光，再通过和频光路分别生成355nm和266nm，最后通过色散原理分离四倍频后产生的266nm激光，并输出266nm激光至出光口，光斑质量较好。
本发明的技术方案具体如下：
一种基于LBO晶体的266nm全固态紫外激光器，包括用于提供激光晶体受激辐射的泵浦光源、光学耦合***、1064nm谐振腔、腔外倍频光路和和频光路，1064nm谐振腔包括反射镜、分束镜、平凹透镜、激光晶体、声光调制器和OC透镜；
腔外二倍频光路包括第一聚焦透镜和第一LBO晶体；
腔外三倍频光路包括第二聚焦透镜和第二LBO晶体；
腔外四倍频光路包括第三聚焦透镜、第三LBO晶体和布鲁斯特角等腰棱镜；
反射镜和OC透镜的凸面相对，构成耦合***；
经过激光电源控制电路产生的泵浦光源入射至耦合***，聚焦到激光晶体端面，使激光晶体吸收，产生激发辐射，并在耦合***中形成振荡，振荡光以0°入射至平凹镜，反射镜和OC反射透镜形成耦合***中形成1064nm谐振激光，并经过声光调制器和分束镜，最后在OC反射透镜形成稳定脉冲的1064nm谐振激光输出后，以0°入射至第一聚焦透镜，并由第一聚焦透镜聚焦到第一LBO晶体上经过二倍频输出获得532nm脉冲激光，532nm脉冲激光入射经过第二聚焦透镜聚焦到第二LBO晶体和频后产生355nm激光，再经过第三聚焦透镜聚焦到第三LBO晶体和频后形成206nm脉冲激光，最后通过布鲁斯特等腰棱镜分光出266nm激光。
进一步的，所述泵浦源为中心波长878.6nm的光纤耦合半导体激光器。
进一步的，所述反射镜镀有1064nm高反射膜和808nm高透膜。
进一步的，所述平凹透镜有对1064nm谐振光高反膜。
进一步的，所述分束镜对1064nm有滤光作用。
进一步的，所述激光晶体是Nd:YVO4晶体。
进一步的，所述Nd:YVO4晶体长度为30mm～50mm。
进一步的，所述Nd:YAG晶体中Nd离子掺杂的原子分数为0.7％～0.8％。
进一步的，所述Nd:YAG晶体表面镀有对808nm～1342nm高透膜。
进一步的，所述第一LBO晶体(10)为三硼酸锂晶体，晶体尺寸为4×4×15mm，两面均镀1064nm和532nm的增透膜；所述第二LBO晶体(12)的晶体尺寸为4×4×18mm，两面均镀1064nm、532nm和355nm的增透膜；所述第三LBO晶体(14)的晶体尺寸为4×4×15mm，两面均镀1064nm、532nm和355nm和266nm的增透膜。
进一步的，所述的二倍频晶体采用LBO晶体，所述腔外倍频、和频晶体也都采用LBO晶体。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
本发明的三硼酸锂266nm固体激光器通过谐振腔内生成1064nm基频光；利用LBO晶体进行腔外倍频以及和频，再利用色散原理分离和频产生的532nm、355nm和266nm激光，并输出266nm激光，光学模式和光斑质量较好。
附图说明
图1为本发明一种基于三硼酸锂(LBO)的266nm深紫外固体激光器的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图1对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种基于LBO晶体的266nm全固态紫外激光器，包括用于提供激光晶体受激辐射的泵浦光源1、光学耦合***2、1064nm谐振腔、腔外倍频光路和和频光路，1064nm谐振腔包括反射镜6、分束镜5、平凹透镜3、激光晶体4、声光调制器7和OC透镜108；腔外二倍频光路包括第一聚焦透镜9和第一LBO晶体10；腔外三倍频光路包括第二聚焦透镜11和第二LBO晶体12；腔外四倍频光路包括第三聚焦透镜13、第三LBO晶体14和布鲁斯特角等腰棱镜15；反射镜6和OC透镜8的凸面相对，构成耦合***。其中，泵浦源(1)为中心波长878.6nm的光纤耦合半导体激光器。反射镜镀有1064nm高反射膜和808nm高透膜。所述平凹透镜3有对1064nm谐振光高反膜。所述分束镜5对1064nm有滤光作用。所述激光晶体是Nd:YVO4晶体。所述Nd:YVO4晶体长度为30mm～50mm。所述Nd:YAG晶体中Nd离子掺杂的原子分数为0.7％～0.8％。所述Nd:YAG晶体表面镀有对808nm～1342nm高透膜。所述第一LBO晶体(10)为三硼酸锂晶体，晶体尺寸为4×4×15mm，两面均镀1064nm和532nm的增透膜；所述第二LBO晶体(12)的晶体尺寸为4×4×18mm，两面均镀1064nm、532nm和355nm的增透膜；所述第三LBO晶体(14)的晶体尺寸为4×4×15mm，两面均镀1064nm、532nm和355nm和266nm的增透膜。
经过激光电源控制电路产生的泵浦光源1入射至耦合***2，聚焦到激光晶体4端面，使激光晶体吸收，产生激发辐射，并在耦合***中形成振荡，振荡光以0°入射至平凹镜3，反射镜6和OC反射透镜8形成耦合***中形成1064nm谐振激光，并经过声光调制器7和分束镜5，最后在OC反射透镜8形成稳定脉冲的1064nm谐振激光输出后，以0°入射至第一聚焦透镜9，并由第一聚焦透镜9聚焦到第一LBO晶体10上经过二倍频输出获得532nm脉冲激光，532nm脉冲激光入射经过第二聚焦透镜11聚焦到第二LBO晶体12和频后产生355nm激光，再经过第三聚焦透镜13聚焦到第三LBO晶体14和频后形成266nm脉冲激光，最后通过布鲁斯特等腰棱镜15分光出266nm激光。

Claims (10)

1.一种基于LBO晶体的266nm全固态紫外激光器，其特征在于：包括用于提供激光晶体受激辐射的泵浦光源(1)、光学耦合***(2)、1064nm谐振腔、腔外倍频光路和和频光路，1064nm谐振腔包括反射镜(6)、分束镜(5)、平凹透镜(3)、激光晶体(4)、声光调制器(7)和OC透镜(108)；
腔外二倍频光路包括第一聚焦透镜(9)和第一LBO晶体(10)；
腔外三倍频光路包括第二聚焦透镜(11)和第二LBO晶体(12)；
腔外四倍频光路包括第三聚焦透镜(13)、第三LBO晶体(14)和布鲁斯特角等腰棱镜(15)；
反射镜(6)和OC透镜(8)的凸面相对，构成耦合***；
经过激光电源控制电路产生的泵浦光源(1)入射至耦合***(2)，聚焦到激光晶体(4)端面，使激光晶体吸收，产生激发辐射，并在耦合***中形成振荡，振荡光以0°入射至平凹镜(3)，反射镜(6)和OC反射透镜(8)形成耦合***中形成1064nm谐振激光，并经过声光调制器(7)和分束镜(5)，最后在OC反射透镜(8)形成稳定脉冲的1064nm谐振激光输出后，以0°入射至第一聚焦透镜(9)，并由第一聚焦透镜(9)聚焦到第一LBO(10)晶体上经过二倍频输出获得532nm脉冲激光，532nm脉冲激光入射经过第二聚焦透镜(11)聚焦到第二LBO晶体(12)和频后产生355nm激光，再经过第三聚焦透镜(13)聚焦到第三LBO晶体(14)和频后形成266nm脉冲激光，最后通过布鲁斯特等腰棱镜(15)分光出266nm激光。
2.根据权利要求1所述的一种基于LBO晶体的266nm全固态紫外激光器，其特征在于：所述泵浦源(1)为中心波长878.6nm的光纤耦合半导体激光器。
3.根据权利要求1所述的一种基于LBO晶体的266nm全固态紫外激光器，其特征在于：所述反射镜镀有1064nm高反射膜和808nm高透膜。
4.根据权利要求1所述的一种基于LBO晶体的266nm全固态紫外激光器，其特征在于：所述平凹透镜(3)有对1064nm谐振光高反膜。
5.根据权利要求1所述的一种基于LBO晶体的266nm全固态紫外激光器，其特征在于：所述分束镜(5)对1064nm有滤光作用。
6.根据权利要求1所述的一种基于LBO晶体的266nm全固态紫外激光器，其特征在于：所述激光晶体是Nd:YVO4晶体。
7.根据权利要求6所述的一种基于LBO晶体的266nm全固态紫外激光器，其特征在于：所述Nd:YVO4晶体长度为30mm～50mm。
8.根据权利要求6所述的一种基于LBO晶体的266nm全固态紫外激光器，其特征在于：所述Nd:YAG晶体中Nd离子掺杂的原子分数为0.7％～0.8％。
9.根据权利要求6所述的一种基于LBO晶体的266nm全固态紫外激光器，其特征在于：所述Nd:YAG晶体表面镀有对808nm～1342nm高透膜。
10.根据权利要求1所述的一种基于LBO晶体的266nm全固态紫外激光器，其特征在于：所述第一LBO晶体(10)为三硼酸锂晶体，晶体尺寸为4×4×15mm，两面均镀1064nm和532nm的增透膜；所述第二LBO晶体(12)的晶体尺寸为4×4×18mm，两面均镀1064nm、532nm和355nm的增透膜；所述第三LBO晶体(14)的晶体尺寸为4×4×15mm，两面均镀1064nm、532nm和355nm和266nm的增透膜。
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