[发明专利]基于氧化镓晶体的皮秒全固态紫外激光器

说明书

本发明公开了一种皮秒全固态紫外激光器，包括基频光发生装置、倍频晶体和谱宽增加晶体，基频光发生装置用于输出基频光，倍频晶体用于将所述基频光进行倍频，生成倍频光，谱宽增加晶体采用氧化镓晶体用于对所述倍频光加宽谱线宽度。本发明能够得到236.5nm的脉宽为皮秒级的紫外激光输出，具有高稳定性以及高光束质量的优点，且结构紧凑小巧，适于重复生产和组装。

技术领域

本发明涉及一种基于氧化镓晶体的全固态紫外激光器，尤其涉及一种可获得皮秒脉冲的基于氧化镓晶体的皮秒全固态紫外激光器。

背景技术

全固态激光器具有效率高、寿命长和体积小等优点。并且，它相对其它类型的激光器更容易得到高功率和高光束质量的激光，这使得全固态激光器开始在科研、国防、医疗及工业等领域广泛应用。全固态激光器在相干光检测、先进制造业、环境监测、材料加工和处理、超高密度存储、光通信、生物检测等方面都有重要的应用皮秒激光技术取得的令人瞩目的进展，使其成为工业微细加工的可靠工具，这些加工在此前是用其它方法无法完成的。

皮秒激光器具有皮秒级超短脉宽、重复频率可调、脉冲能量高等特点。皮秒脉冲宽度可以和电光弛豫的时间相比较，短到足以对材料进行“冷”烧蚀。皮秒激光相比脉冲宽度更短的飞秒激光也有不少优势，由于不需要为了放大而展宽和压缩脉冲，皮秒激光器的设计没有那么复杂，因此成本效益更高，性能更可靠。同时，皮秒脉冲仍短到足以应付非常精确和无应力的微细加工。

目前，基于非线性频率转换的紫外固体激光器的开发已经在材料加工或光谱中应用。而其最常见的是四次谐波生成Nd:YAG的1064nm激光器，其在多年前就以商用。使用低于250nm波长效率更高，应用如制造布拉格光栅或波导。或需要紫外线中的特定波长来应用在光谱应用中，如检测危险化合物。而另一种方法是使用在较低波长下工作的基本激光器，例如Nd：YAG的946nm激光器。随后的四次谐波产生导致236.5nm的波长，其位于与之相关的分子的吸收带中。应用在简易爆炸装置或核放射，生物和化学成分等。

尽管二极管泵浦固体激光器日趋成熟，但不可避免地还存在许多问题。比如，能用于深紫外波段的倍频晶体单一、生长尺寸小、转换效率低。目前，由于获得飞秒脉冲使装置设计复杂，成本较高，性能不稳定等原因亟待解决。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明旨在解决现有的固态紫外激光器输出功率和脉冲能量不高，不能实现皮秒(ps)级脉冲宽度的问题。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提出一种皮秒全固态紫外激光器，包括基频光发生装置、倍频晶体，所述基频光发生装置用于输出基频光，所述倍频晶体用于将所述基频光进行倍频，生成倍频光，该皮秒全固态紫外激光器还包括谱宽增加晶体，其用于对所述倍频光加宽谱线宽度。

根据本发明的优选实施方式，所述谱宽增加晶体为氧化镓晶体。

根据本发明的优选实施方式，所述氧化镓晶体长度为10mm-50mm。

根据本发明的优选实施方式，所述氧化镓晶体切割为Ⅰ型SHG双面镀236.5nm和236.5nm增透膜，其切割角θ＝57.5°。

根据本发明的优选实施方式，所述基频光发生装置为Nd:YAG激光器。

根据本发明的优选实施方式，还包括偏振分光镜，所述基频光经所述偏振分光镜后入射到所述倍频晶体。

根据本发明的优选实施方式，所述倍频晶体为以下晶体中的至少一种：BiBo晶体、BBO晶体。

根据本发明的优选实施方式，所述倍频晶体为两个，分别是BiBo晶体和BBO晶体，所述基频光先后经BiBo晶体和BBO晶体倍频。