[发明专利]一种提高深紫外激光器稳定性的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种稳定激光器输出的装置，特别涉及到提高波长200nm以下的深紫外激光器输出稳定性的装置。

背景技术

目前紫外激光器，特别是波长200nm以下的深紫外激光器，在物理、化学、材料、信息、生命、资源、地质等学科领域均有重大的应用价值，并将促进交叉学科多领域新发展，一些重大科研装备急需开发，如：深紫外激光光电子能谱仪、深紫外激光光谱仪、深紫外激光显微镜、深紫外激光光化学反应仪、深紫外激光干涉仪、紫外激光(光刻)直写机、纳米光刻(193nm)深紫外激光校准系统等，另外还有多方面需求方向，如：深紫外气溶胶质谱，DNA、RNA、蛋白质分子深紫外激光操控，生物样品检测和超微结构加工修饰，深紫外激光流式细胞检测，深紫外激光诱导的外源基因定向导入，深紫外激光原位微区微量地质样品分析等。这些应用都需要深紫外激光器特别是波长200nm以下的深紫外激光器作为研究工具，但目前这类激光器输出稳定性比较差，难以做到实用化。

深紫外激光器输出功率稳定性差、难以实用化的影响因素比较多，如入射激光的稳定性，机械结构的稳定性，深紫外变频晶体热致相位失配等。其中深紫外变频晶体热致相位失配对输出功率的影响非常大，针对深紫外变频晶体热致相位失配导致的不稳定性，中国发明专利200810104866.1公开了一种“提高深紫外激光器稳定性的装置”，其技术方案是：在深紫外变频晶体器件的金属外壳两面(上下两面)各设置一套散热装置，通过导热介质与深紫外变频晶体器件的金属外壳接触，通过螺钉或粘接剂固定在一起，从而对深紫外变频晶体器件进行冷却或控温。散热装置是风冷、水冷或热管散热器，或者是由制冷器和风冷、水冷或热管散热器组成的散热装置，制冷器再与温度控制仪电连接。这种方案存在如下不足之处：

1、结构复杂、在实施中比较麻烦：需要在深紫外变频晶体器件外加装数个装置，并且还需要流动导热介质-气体或水，控温时还需电连接，而深紫外变频晶体器件通常需要在真空或惰性气体环境下工作，以消除空气对深紫外激光的吸收，因此深紫外变频晶体通常是在密封的真空装置或密封装置中工作的，在这种装置中引入流动气体、水、电，结构比较复杂；

2、冷却或控温效果不理想：在金属外壳外面设置散热装置，散热装置可进行散热或制冷，热传导能通过散热装置与金属外壳之间的导热介质传输到金属外壳上，再由金属外壳传输到外壳里面的深紫外变频晶体及直角棱镜上，所以冷却或控温效果不会理想；

发明内容

本发明的目的在于针对上述提高深紫外激光器稳定性的装置存在的缺陷，而提供另一种提高深紫外激光器稳定性的装置，该装置直接在深紫外变频晶体器件金属外壳上下壳壁内设置空心流道、加装冷却介质，并使用控温器或循环水、自来水控温冷却介质的温度，以实现输出波长200nm以下的深紫外激光器输出的稳定性，该装置结构简单、性能稳定，更具实用化。

本发明的技术方案如下：

本发明提供的提高深紫外激光器输出稳定性的装置，包括：深紫外变频晶体器件、金属器件外壳、冷却介质和控温机；所述的深紫外变频晶体器件由一块深紫外变频晶体夹在两块直角棱镜的中间，通过一金属器件外壳使三者结合在一起组成，其中直角棱镜按深紫外变频晶体的匹配角以及深紫外变频晶体和直角棱镜材料的折射率切割，入射光垂直于直角棱镜的直角端面入射，入射到深紫外变频晶体上时满足相位匹配条件；其特征在于，在所述的金属器件外壳的上下壳壁内部分别设有空心流道，所述空心流道内装有冷却介质，所述空心流道内的冷却介质与所述控温机相连接，所述控温机用于控制所述深紫外变频晶体的工作温度保持不变。

所述的控温机为循环水系统或自来水管，用于带走热量，冷却深紫外变频晶体，以使所述深紫外变频晶体的工作温度保持不变。

所述的直角棱镜为石英材质棱镜、氟化钙材质棱镜或氟化镁材质棱镜。

所述的深紫外变频晶体为氟硼酸铍钾晶体、氟硼酸铍铷晶体、氟硼酸铍铯晶体、硼酸钙镧晶体、磷酸硼晶体、硼铍酸锶晶体、硼酸铯锂晶体、硼酸铝钾晶体、硼酸铯晶体、三硼酸锂晶体、硼酸铍氧钡晶体、三硼酸钙氧钇晶体、硼酸钙氧釓晶体、五硼酸钾晶体、β相偏硼酸钡晶体、磷酸二氢钾晶体或硼酸铝氧钡晶体。

所述的金属器件外壳为铝外壳、铜外壳或不锈钢外壳。

所述的冷却介质为水。