[发明专利]可见激光直接变频产生深紫外激光的方法及全固态深紫外激光器

权利要求书

1.一种可见激光直接变频产生深紫外激光的方法，包括将二倍频晶体和三倍频晶体用于全固态激光器中，将可见激光直接变频获取深紫外激光；

通过泵浦源泵浦激光增益介质产生可见光，该可见光垂直通过二倍频晶体的通光面，所得倍频光与剩余的可见光基频光到达平凹输出镜的凹面，该平凹输出镜两面均镀有介质膜，该平凹输出镜与可见光光路的垂直面有夹角、倾斜放置，使得通过二倍频晶体后的倍频激光与剩余的可见光基频光经平凹输出镜反射到达三倍频晶体内进行三倍频，所得三倍频光再经一平面反射镜反射后从所述的平凹输出镜输出，得深紫外波段的激光。

2.如权利要求1所述的可见激光直接变频产生深紫外激光的方法，其特征在于所述二倍频晶体选自β-BaB₂O₄晶体；所述三倍频晶体选自：KBe₂BO₃F₂晶体，RbBe₂BO₃F₂晶体或CsBe₂BO₃F₂晶体。

3.如权利要求1所述的可见激光直接变频产生深紫外激光的方法，其特征在于所述泵浦源为半导体激光二极管(LD)、氙灯或氩离子激光器；优选的，所述的泵浦源为中心波长为445nm的蓝光半导体激光二极管。

4.如权利要求1所述的可见激光直接变频产生深紫外激光的方法，其特征在于所述平凹输出镜凹面镀有对150-250nm激光波段部分反射的介质膜，平面镀有对150-250nm激光波段增透的介质膜。

5.如权利要求1所述的可见激光直接变频产生深紫外激光的方法，其特征在于所述的激光增益介质是掺杂镨离子的氟化物晶体，选自掺镨氟化钆锂(Pr³⁺:GdLiF₄)晶体，掺镨氟化钇锂(Pr³⁺:YLiF₄)晶体，掺镨氟化镥锂(Pr³⁺:LuLiF₄)晶体，掺镨氟化钡钇(Pr³⁺:BaY₂F₈)晶体。

6.一种全固态深紫外激光器，是将可见激光直接变频产生深紫外激光的装置，包括泵浦源，聚焦系统，输入镜，激光增益介质，二倍频晶体，平凹输出镜，三倍频晶体，反射镜；所述输入镜和平凹输出镜组成的谐振腔采用V型腔结构；输入镜靠近泵浦源的表面镀以对泵浦光增透的介质膜，相对的另一面镀以对500-750nm高反射的介质膜；

平凹输出镜的凹面镀以对150-250nm激光波段部分反射的介质膜，平面镀有对150-250nm激光波段增透的介质膜；所述的二倍频晶体置于所述谐振腔内的可见光光路1上位于激光增益介质之后，所述的三倍频晶体置于平凹输出镜的凹面反射光的光路2上，所述反射镜位于该光路2的平凹输出镜之后并垂直于该光路2。

7.如权利要求6所述的全固态深紫外激光器，其特征在于所述泵浦源为中心波长为445nm的LD激光器；所述激光增益介质是掺镨氟化物晶体，所述输入镜为平面镜，靠近泵浦源的通光表面镀以对445nm增透的介质膜，另一面镀以对500-750nm高反射的介质膜；所述平凹输出镜曲率半径为50-100mm；优选所述谐振腔长度10-20cm。

8.如权利要求6所述的全固态深紫外激光器，其特征在于所述二倍频晶体是β-BaB₂O₄晶体，按照相位θ_ooe＝35°～23°，匹配角进行切割加工。

9.如权利要求6所述的全固态深紫外激光器，其特征在于，在激光增益介质后增设电光调Q开关或其他能用于可见光波段进行Q调制的饱和吸收体，获得脉冲形式的可见光输出，由此可最终产生脉冲形式的深紫外光输出。

10.如权利要求6所述的全固态深紫外激光器，其特征在于，选自下列之一：

(1)由522nm波长绿色可见光直接变频产生174nm深紫外光

选用中心波长为445nm的LD激光器泵作为浦源，选用掺镨氟化物晶体为增益介质；输入镜靠近泵浦源的表面镀以对445nm增透的介质膜，相对的另一面镀以对500-750nm高反射的介质膜；平凹输出镜的凹面镀以对150-250nm部分反射、反射率为95％-99％之间的介质膜，对500-550nm高反射，对600-750nm增透的介质膜，平凹输出镜的平面镀有对150-250nm增透的介质膜，反射镜镀有对150-250nm高反射的介质膜，产生的二倍频激光与原有基频光经平凹输出镜到达三倍频晶体内，三倍频晶体放于真空罐中，经反射镜反射后再次经过三倍频晶体从平凹输出镜输出174nm深紫外激光，平凹输出镜的曲率半径为50-100mm，谐振腔长度为10-20cm；或者，

(2)由604nm波长橙色可见光直接变频产生201nm深紫外光

选用中心波长为445nm的LD激光器泵作为浦源，选用掺镨氟化物晶体为增益介质，输入平面镜靠近泵浦源的通光表面镀以对445nm增透的介质膜，相对的另一面镀以对500-750nm高反射的介质膜；平凹输出镜的凹面镀以对150-250nm部分反射、反射率为95％-99％之间的介质膜，对550-620nm高反射，对620-750nm增透的介质膜，其平面镀有对150-250nm增透的介质膜，平平反射镜镀有对150-250nm高反射的介质膜，产生的二倍频激光与原有基频光经平凹输出镜到达深紫外波段倍频晶体内，其中三倍频晶体放于真空罐中，经反射镜发射后再次经过三倍频晶体从平凹输出镜输出201nm深紫外激光，输出镜的曲率半径选为50-100mm，谐振腔长度为10-20cm；或者，

(3)由639nm波长红色可见光直接变频产生213nm深紫外光

选用中心波长为445nm的LD激光器泵作为浦源，选用掺镨氟化物晶体为增益介质，装置结构如前所述；输入镜靠近泵浦源的通光表面镀以对445nm增透的介质膜，相对的另一面镀以对500-750nm高反射的介质膜；其平凹输出镜的凹面镀以对150-250nm部分反射、反射率为95％-99％之间的介质膜，对600-650nm高反射的介质膜，其平面镀有对150-250nm增透的介质膜，平平反射镜镀有对150-250nm高反射的介质膜，产生的二倍频激光与原有基频光经平凹输出镜到达三倍频晶体内，其中三倍频晶体放于真空装置中，经反射镜发射后再次经过三倍频晶体从平凹输出镜输出213nm深紫外激光，输出镜的曲率半径选为50-100mm，谐振腔长度为10-20cm；或者，

(4)由720nm波长深红色可见光直接变频产生240nm深紫外光

选用中心波长为445nm的LD激光器泵作为浦源，选用掺镨氟化物晶体为增益介质，装置结构如前所述；输入镜靠近泵浦源的通光表面镀以对445nm增透的介质膜，相对的另一面镀以对500-750nm高反射的介质膜；其平凹输出镜的凹面镀以对150-250nm部分反射、反射率为95％-99％之间的介质膜，对700-750nm高反射，对500-700nm增透的介质膜，其平面镀有对150-250nm增透的介质膜，平平反射镜镀有对150-250nm高反射的介质膜，产生的二倍频激光与原有基频光经平凹输出镜到达三倍频晶体内，其中三倍频晶体放于真空罐中，经反射镜发射后再次经过三倍频晶体从平凹输出镜输出240nm深紫外激光，平凹输出镜的曲率半径选为50-100mm，谐振腔长度为10-20cm。