[发明专利]可调谐窄带紫外激光发生装置及其发生方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可调谐窄带紫外激光发生装置及其发生方法，属于激光技术领域。

背景技术

当前紫外光源的获取方式主要分为两种：一种是直接获取的准分子紫外激光，另一种是间接获取的非线性频率转换激光，后者中用于非线性频率转换的激光光源类型主要有染料激光器、晶体介质激光器、半导体激光器和光学参量振荡器等。准分子紫外激光以及大部分的非线性频率转换激光光源都是脉冲式输出，物理学基本定律之一的海森堡不确定关系决定了其激光带宽大于1pm。而在原子吸收应用中，大部分的原子在紫外区的吸收谱线宽度小于5pm，为了获得高分辨率的光谱，所需的紫外光源的带宽要小于0.1pm，并且连续可调谐范围要大于10pm。在非线性频率转换激光光源中，由半导体二极管激光器经过四倍频，或者三倍频，或者二倍频可以获得窄带紫外光源，二极管激光器的优势是可调谐性好、体积小、能耗小、成本低，但倍频的方法导致连续调谐范围大幅缩小。目前已有由二极管激光器经过和频获得的一定范围内的可调谐窄带紫外激光光源，但其大范围调谐能力不足，导致在构建激光系统时对二极管激光器的中心波长准确度要求高，需要精确到pm的量级，大大提高了获得可调谐窄带紫外激光光源的复杂度和成本。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有可调谐窄带紫外激光光源大范围调谐能力不足，并且获得方式成本高的问题，提供一种可调谐窄带紫外激光发生装置及其发生方法。

本发明所述可调谐窄带紫外激光发生装置，它包括第一二极管激光器，它还包括光栅、光栅调整架、光栅控制器、第一反射镜、锯齿波发生器、第二二极管激光器、第二反射镜、二向色镜、透镜组、BBO晶体、凸透镜、三角棱镜和光阑，

光栅设置在光栅调整架上，光栅调整架的姿态由光栅控制器控制，

第一二极管激光器发出的激光束入射至光栅，光栅的反射光束经第一反射镜反射后入射至二向色镜的正面，

锯齿波发生器的电压信号输出端连接第二二极管激光器的电压信号输入端，第二二极管激光器发出的激光束经第二反射镜反射后入射至二向色镜的反面，

二向色镜正面入射光束的透射光束与二向色镜反面入射光束的反射光束重叠共线后入射至透镜组，透镜组的透射光束入射至BBO晶体，经该BBO晶体透射的激光束经过凸透镜准直后入射至三角棱镜，经三角棱镜折射的光束垂直入射至光阑的中心孔。

第一二极管激光器的激光源为法布里柏罗型单横模、多纵模激光二极管，其发射光束的中心波长为370nm～470nm。

第二二极管激光器的激光源为分布式反馈型或分布布拉格反射型单纵模激光二极管，其发射光束的中心波长为635nm～1550nm。

透镜组由依次排列的第一凸透镜、凹透镜和第二凸透镜组成，该第一凸透镜、凹透镜和第二凸透镜的光轴共线，第一凸透镜的焦距绝对值为f1，凹透镜的焦距绝对值为f2，第一凸透镜和凹透镜的中心距离b为：b＝f1-f2；

入射至透镜组的平行光束首先入射至第一凸透镜，并经第一凸透镜汇聚至凹透镜，经该凹透镜透射后形成的平行光束入射至第二凸透镜，经该第二凸透镜聚焦后获得的汇聚光束作为透镜组的透射光束入射至BBO晶体。

所述BBO晶体的光入射面的中心位于第二凸透镜的焦点处。

所述光阑的中心孔的中心与经三角棱镜折射获得的紫外光束的光斑中心重合。

所述光阑的中心孔的内径为3mm～5mm，光阑侧壁的径向厚度为r，光栅的刻线间距为d，并且2d＜r＜4d。

所述第一二极管激光器发出的激光束入射至光栅的入射角为θ，10°＜θ＜80°。

本发明所述基于上述可调谐窄带紫外激光发生装置的可调谐窄带紫外激光发生方法，

使第一二极管激光器发出的宽带多纵模激光束以入射角θ入射至刻线间距为d的光栅，10°＜θ＜80°，2d＜r＜4d，r为光阑侧壁的径向厚度，通过光栅控制器调整光栅调整架的姿态，使波长为λ₁的单纵模激光在模式竞争中胜出，通过光栅的零级衍射输出，其中λ₁＝2d sinθ；

使锯齿波发生器输出NHz的锯齿波电压信号，0＜N＜10⁵，第二二极管激光器的电流控制单元将接收到的锯齿波电压信号转换成锯齿波电流信号，进而控制其激光源输出以λ₂为中心波长、做周期性调谐变化的激光束，