[发明专利]单一高次谐波紫外单色光源

说明书

技术领域

本发明涉及紫外单色光源，特别是一种单一高次谐波紫外单色光源。

背景技术

目前，单色性和相干性最好的光源便是激光，一般由工作介质的受激辐射产生，或者再通过晶体倍频或差频来进行频率转换，使用这种方法产生的激光多为可见光波段和红外光波段，在紫外光波段很难采用上述方法产生。这是因为晶体的相位匹配无法得到满足以及工作介质的自身吸收造成的，然而，紫外单色光源在现代科技和生产中却有着极重要的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种单一高次谐波的紫外单色光源，以获得单色性好、相干度和对比度都高的紫外辐射。

本发明的技术解决方案如下：

一种单一高次谐波紫外单色光源，特点在于其构成包括800nm强场偏振激光，沿该800nm强场偏振激光的输出方向依次是同光轴的光束整形器、光能量调控器、汇聚透镜、光相位调制器、长程相互作用气体盒和金属铝膜，所述的光束整形器是一个带圆形毛边的通孔光阑，其通孔直径略小于激光光束的直径；所述的光能量调控器由半波片和检偏器组成，所述的半波片具有电控旋转机构，所述的光相位调制器由依次的倍频晶体、延时晶体与和频晶体组成，所述的延时晶体具有电控转动机构；所述的长程相互作用气体盒由PVC塑料圆筒和置于该塑料圆筒两端的密封活塞构成，两端的密封活塞具有由薄钢片密封的激光通道，两端的密封活塞和塑料圆筒之间构成气体盒腔体，该腔体经进气管经进气阀门与气瓶相通，气体盒长度由两端的密封活塞之间的距离来调节，气压由进气阀门控制；所述的光相位调制器、长程相互作用气体盒置于第二真空腔体内，所述的金属铝膜为第二真空腔体的输出窗口。

高次谐波的产生通常以频率梳的模式辐射，并且在平台区具有相似的强度，这是因为高次谐波过程中的非微扰特性。本发明通过强场可见激光与惰性气体相互作用产生高次谐波，然后利用光束整形技术、相位匹配技术和气体传输效应将高次谐波从多个阶次中选择增强单一阶次的同时完全抑制其余阶次。本发明通过光束整形器对光束形状进行整形，通过光能量调控器对光束能量进行调控，通过光相位调制器对光束相位进行调制，通过汇聚透镜将光束聚焦到长程相互作用气体盒来产生某个单一高次谐波，然后通过金属铝膜将驱动激光场过滤，使其只透过高次谐波辐射，这样便得到了单色性好且相干度高的紫外辐射。

本发明具有以下显著的特点：

（1）通过光束整形器对光束形状进行整形，改善聚焦能力和光束质量，从而提高紫外单色光源的转换效率和单一高次谐波的对比度；

（2）通过光能量调控器对光束能量进行调节，从而选择单一高次谐波的输出波长（输入激光的能量越大，则输出谐波的波长越短）；

（3）通过光相位调制器产生和调谐多色激光场，从而改善微观相位匹配条件（输出的单一高次谐波的对比度主要由微观相位匹配条件决定）；

（4）通过进气管的气压调节，从而改善宏观相位匹配条件（输出的单一高次谐波的强度或转换效率主要由宏观相位匹配条件决定）；

（5）通过气体盒作用长度的优化，从而得到最佳的气体传输效应，该效应可以进一步增强单一高次谐波并充分抑制其余高次谐波，从而进一步提高对比度。

上述五个特点共同决定了本发明输出的单一高次谐波紫外单色光源的优异性。

附图说明

图1为本发明的装置示意图。

图2为本发明的光束整形器结构示意图。

图3为本发明的光能量调控器结构示意图。

图4为本发明的光相位调制器结构示意图。

图5为本发明的长程相互作用气体盒结构示意图。

图6为本发明的一个具体实施例的实验测试装置图。

图7为本发明输出的尚未优化的多阶次高次谐波光谱图。

图8为本发明输出的优化后的紫外单色光源的光谱图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。