[发明专利]深紫外-可见区波长连续可调的纳秒及皮秒脉冲激光器

说明书

技术领域

本发明涉及一种深紫外-可见区(170-520nm)波长连续可调的纳秒及皮秒脉冲激光器，主要由可见-近红外区波长连续可调纳秒及皮秒脉冲基频激光光源系统、二倍频系统、三倍频系统、四倍频系统部分构成，提供波长范围覆盖170-520nm深紫外-可见区内波长连续可调的纳秒及皮秒脉冲激光光源。

背景技术

现代光谱技术的发展日新月异，人们对用于光谱研究的激发光源提出了越来越高的要求。同时实现纳秒和皮秒脉冲光源输出或单独纳秒脉冲光源、皮秒脉冲光源输出，质量高、稳定性好、波长覆盖范围广、操作简单、调节方便的激光光源，越来越受到人们的关注，然而由于非线性倍频晶体及当前技术的限制，通常需要多块晶体实现倍频输出，因此需要经常更换非线性倍频晶体，这使得宽波段内激光的输出变得非常困难。比如，目前的一些激光器，实现350-480nm波长连续输出通常需要三块倍频晶体，而实现240-320nm波长连续输出也需要三块倍频晶体。对于更短的紫外、深紫外区波段，实现206-240nm波长连续输出需要三块倍频晶体，而且目前商品化的193-206nm波长连续输出需要二块倍频晶体，并且还是通过更难以调节的和频技术实现的，效率低，使用也极不方便。总的说来，当前的波长可调激光光源还不能完全覆盖深紫外-可见区，并且需要频繁地更换倍频晶体、更换反射镜，且光路调节繁杂，操作和使用困难，这对激光光源的质量、稳定性也带来了较大的影响。因此，发展纳秒及皮秒脉冲宽度、宽波长覆盖范围、不需要更换倍频晶体和反射镜、质量高、稳定性好、操作简单、调节方便的激光光源具有很大的实用价值。

发明内容

为了克服以上的不足，本发明提供一种深紫外-可见区(170-520nm)波长连续可调的纳秒及皮秒脉冲激光器，主要由可见-近红外区波长连续可调纳秒及皮秒脉冲基频激光光源系统(680-1040nm)、二倍频系统(340-520nm)、三倍频系统(240-340nm)、四倍频系统(170-240nm)四部分构成，实现波长范围170-520nm深紫外-可见区全覆盖高效率地输出。每个倍频系统均采用由单个倍频晶体或成对倍频晶体组成的激光倍频系统。通过光栅自动转动和手动调节光栅和倍频晶体角度实现激光光源的选择，通过光纤波长光谱仪光纤探头和自动功率计分别实现激光光源的波长和功率监测。不需要更换倍频晶体和反射镜，倍频效率高。对于激光光源波长的改变，操作简单、调节方便，大大提高了激光光源的稳定性，保障了激光光源高质量、高功率的稳定输出。

技术方案

所述脉冲激光器包括680-1040nm波长连续可调脉冲基频激光光源系统、二 倍频系统、三倍频系统、四倍频系统四部分，提供覆盖170-520nm波长范围的连续可调纳秒及皮秒脉冲激光光源。将680-1040nm波长连续可调脉冲基频激光光源通过二倍频系统后得到340-520nm范围内波长连续可调的二倍频脉冲激光光源，二倍频脉冲激光光源和基频脉冲激光光源经过三倍频系统得到240-340nm范围内波长连续可调的三倍频脉冲激光光源，二倍频激光光源经过四倍频系统得到170-240nm范围内波长连续可调的纳秒及皮秒四倍频激光光源。

每个倍频系统均采用单个倍频晶体组成激光倍频系统，或利用二块晶体对称放置组成一套倍频晶体系统，以进一步提高倍频效率和倍频光光束质量，同时使倍频后的激光输出光路变化很小，以利于光路的调节；二倍频系统中的倍频晶体Ⅰ为LBO或BBO晶体；三倍频系统中的倍频晶体Ⅱ为BBO或LBO晶体；四倍频系统中的倍频晶体Ⅲ为KBBF或BBO晶体。

二倍频系统为腔外二倍频系统，或腔内二倍频系统，或折叠腔腔内二倍频系统，或折叠腔腔内二倍频系统和腔外二倍频系统的组合；二倍频系统为腔外二倍频系统时，包括透镜和倍频晶体Ⅰ，由激光输出耦合镜输出的680-1040nm范围内所需波长的基频激光经透镜聚焦到倍频晶体Ⅰ上，倍频输出340-520nm的二倍频激光；二倍频系统为腔内二倍频系统时，包括透镜和倍频晶体Ⅰ，透过掺Ti蓝宝石后的所需波长的基频光经透镜聚焦到倍频晶体Ⅰ上进行倍频，再经激光输出耦合镜输出340-520nm的二倍频激光和680-1040nm的基频激光；二倍频系统为折叠腔腔内二倍频系统时，包括凹面反射镜和倍频晶体Ⅰ，透过掺Ti蓝宝石后的所需波长的基频光经凹面反射镜聚焦到倍频晶体Ⅰ上进行倍频，再经激光输出耦合镜输出340-520nm的二倍频激光和680-1040nm的基频激光；二倍频系统为折叠腔腔内二倍频系统和腔外二倍频系统的组合时，通过提拉或折叠或平移折叠腔腔内二倍频系统中的凹面反射镜进行折叠腔腔内与腔外二倍频系统的转换。