[发明专利]直接倍频实现波长160～170nm全固态深紫外激光的装置

说明书

技术领域

本发明涉及全固态激光技术领域，特别涉及一种直接倍频实现波长160～170nm全固态深紫外激光的装置。

背景技术

激光技术尤其是全固态激光技术以其精密化、实用化的特点广泛的应用于军事、科学及经济社会领域，并对其产生重大而深远影响。紫外尤其是深紫外（DUV）激光光源，如波长介于40nm到200nm之间电磁辐射波段的激光光源，由于其波长短、光子能量高，因而在高分辨率成像、光谱、微细加工、科研及工业制造等领域具有重要的应用价值。

目前，产生深紫外激光的方法主要有ArF准分子激光器（K.Kaki zaki,T.Matsunaga,et al,“Ultra-high-repetition rate ArF excimer laser with long pulse duration for 193nm lithography”,Proceeding of SPIE,2001(4346):1210）和全固态激深紫外激光光源。准分子激光是目前使用最多的深紫外相干激光源，其波长有157nm、193nm等特定谱线，具有高平均功率、高脉冲能量、结构简单、效率高等优点，但其运转方式少（CW和ns）、波长固定、气体有毒、一次充气寿命有限等缺点。全固态深紫外激光光源由于具有结构紧凑、体积小、效率高等优势具有广阔的应用价值，但是由于合适的深紫外非线性光学晶体不多，因此很多全固态深紫外激光光源一般采用倍频、和频及混频等方式产生，技术复杂、体积庞大不利于实用。

中国科学院理化技术研究所的陈创天领导的研究组和许祖彦领导的研究组在深紫外晶体材料和激光技术领域进行了大量开创性的工作（许祖彦，“深紫外全固态激光源”,中国激光，2009(36):1619），在国际上首次使用直接倍频方法，实现了177.3深紫外激光输出，突破了全固态激光200nm壁垒，并发明了它的使用技术－棱镜耦合技术（一种非线性光学晶体激光变频耦合器，ZL 01115313.X）。

但对于更短波长的160～170nm的深紫外全固态激光光源，目前主要有利用钛宝石激光器通过复杂的和频、倍频系统先产生紫外激光，再利用KBBF深紫外非线性晶体倍频实现160nm激光（J.Opt.Soc.Am.B/Vol.21,No.2/February 2004，370-375），或者通过BBO等非线性晶体利用两束激光和频的方式实现160～170nm深紫外激光，上述方法光路复杂、系统庞大、价格昂贵，不利于实用。

发明内容

本发明的目的是针对目前实现160～170nm全固态深紫外激光系统复杂、不利于实用的问题，提出一种采用1.28～1.36微米基频激光八倍频实现160～170nm全固态深紫外激光的方法。使用二倍频发生器及四倍频发生器对1.28～1.36微米基频激光进行二倍频和四倍频获得320~340nm的紫外激光输出，然后将紫外激光入射到置于真空装置系统中的深紫外直接倍频器件中获得160～170nm全固态深紫外激光。该发明具有光路简单、系统稳定、结构紧凑等优点，可以应用于科研仪器、精密制造等领域。

本发明的目的是这样实现的：