[发明专利]基于基频放大的和频产生紫外光装置和方法

说明书

本发明涉及激光光源，为解决传统产生266nm的“2+2”的方法中倍频532nm的晶体选择局限，同时保证266nm的转化效率，本发明，基于基频放大的和频产生紫外光装置和方法，激光脉冲经过倍频晶体、色镜后，所述剩余的1064nm基频光经过所述的双色镜反射后入射到Nd:YVO₄晶体，808nm半导体泵浦激光器输出的泵浦光通过双色镜泵浦所述Nd:YVO₄晶体，剩余的1064nm基频光经过所述的Nd:YVO₄晶体放大后入射到所述的双色镜透射后入射到所述的三倍频晶体；532nm倍频光经过反射镜反射后到达所述的双色镜后反射至所述的三倍频晶体，产生355nm紫外光。本发明主要应用于设计制造场合。

技术领域

本发明涉及激光光源，尤其涉及高功率紫外激光光源，具体涉及基于基频放大的和频产生紫外光装置和方法。

背景技术

紫外激光由于其单光子能量高，能量较为集中，分辨率高等优异性能，被广泛应用于高精度机械零件加工、物质检测以及生物医疗技术中，具有很大的市场前景和发展潜力。因此，高稳定性、高效的紫外皮秒激光光源的研制是目前研究人员关注的重要方向。

目前由于没有直接产生紫外波段的增益介质，紫外激光主要是利用1μm波段的激光通过非线性频率变换得到。传统常用的产生紫外266nm的方法是利用非线性晶体对1064nm四倍频。一般利用掺钕钒酸钇(Nd:YVO₄)或掺钕钇铝石榴石(Nd:YAG)晶体产生1064nm基频光，之后通过非线性晶体(2)倍频产生532nm的绿光，然后通过双色镜(12)过滤掉基频光，之后再通过四倍频晶体(11)倍频532nm的绿光产生266nm，也就是传统的“2+2”的四倍频方法。2013年，Yosuke Orii等人利用15mm LiB₃O₅(LBO)倍频和15mm CsLiB₆O₁₀(CLBO)四倍频获得了单脉冲能量为45μJ的皮秒激光，总转化效率为30％。同年，等人利用β-BaB₂O₄(BBO)晶体四倍频获得平均功率为530mW的皮秒激光，总转化效率为22.7％。倍频532nm所用的非线性晶体需要有较大的折射率差，所以晶体选择受限，比较有竞争力的晶体为BBO和CLBO，然而这两种晶体也有较大的缺陷。BBO晶体在紫外光照射下容易降解，并且有很高的双光子吸收和极小的允许角度；CLBO晶体极易潮解，需要特殊处理并且价格高。但是目前还没有性能更好的非线性晶体来倍频532nm，所以需要找到更合适的非线性频率变换方法来提高非线性晶体选择空间，同时提升266nm的转化效率。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明旨在解决传统产生266nm的“2+2”的方法中倍频532nm的晶体选择局限，同时保证266nm的转化效率，提供一种基于基频放大的和频产生紫外266nm的输出效率的提升装置和方法。为此，本发明采取的技术方案是，基于基频放大的和频产生紫外光装置，结构如下：1064nm激光器输出的激光脉冲经过倍频晶体后产生532nm倍频光和剩余的1064nm基频光，所述的532nm倍频光和剩余的1064nm经过双色镜后，532nm倍频光和所述剩余的1064nm分开，532nm倍频光透射，剩余的1064nm基频光反射；所述剩余的1064nm基频光经过所述的双色镜反射后入射到Nd:YVO₄晶体，808nm半导体泵浦激光器输出的泵浦光通过双色镜泵浦所述Nd:YVO₄晶体，剩余的1064nm基频光经过所述的Nd:YVO₄晶体放大后入射到所述的双色镜透射后入射到所述的三倍频晶体；532nm倍频光经过反射镜反射后到达所述的双色镜后反射至所述的三倍频晶体，与放大后的1064nm发生和频效应，产生355nm紫外光；三倍频后剩余的1064nm基频光和三倍频产生的355nm紫外光入射四倍频晶体发生和频效应，产生266nm紫外光。

1064nm激光器的输出脉宽为皮秒量级或者是纳秒量级。