20091130-畢業(yè)設計(論文)任務書模板-266nm紫外DPL倍頻效率研究-王蘭

長春理工大學畢業(yè)設計(論文)任務書題目名稱：266nm紫外DPL倍頻效率研究學生姓名：起止日期：題目要求(包括主要技術指標)：題目內容：1、從倍頻基本理論出發(fā)，結合相位匹配原理，推導出連續(xù)LD側面抽運Nd:YAG/KTP/BBO倍頻轉換效率解析表達式，分析出影響二倍頻、四倍頻轉換效率高低的各相關因素。2、數(shù)值模擬研究連續(xù)LD側面抽運Nd:YAG/KTP/BBO紫外激光系統(tǒng)中各相關因素對二倍頻、四倍頻轉換效率的影響。3、設計與搭建連續(xù)LD側面抽運Nd:YAG/KTP/BBO紫外激光實驗裝置，定量研究各相關因素對二倍頻、四倍頻轉換效率的影響。具體要求及指標：1、給出各相關因素對二倍頻、四倍頻轉換效率影響的數(shù)值模擬關系曲線。2、獲取各相關因素與二倍頻、四倍頻轉換效率的實驗關系曲線。3、對比分析實驗結果與數(shù)值模擬結果，得出各相關因素對倍頻效率影響的相關結論。指導教師簽字：系主任簽字年月日論文開題報告（設計方案論證）1.本課題研究的目的、意義；2.國內外研究現(xiàn)狀；3.擬采取的研究路線；4.進度安排；1.266nm紫外DPL倍頻效率研究的意義從高重頻266nm紫外激光產(chǎn)生的倍頻基本理論、相位匹配原理和倍頻轉換效率相關推導入手，分析出影響轉換效率高低的各相關因素，理論結合實驗，攻破獲取高功率、高光束質量、高轉換效率266nm紫外激光輸出理論和技術上的難點，為研究266nm紫外光源提供理論與技術上的相關依據(jù)。2.國內外研究現(xiàn)狀（1）國外研究現(xiàn)狀：2000年，TetsuoKojima等人報道利用LD抽運的Nd:YAG調Q激光器產(chǎn)生105.8W的532nm綠光，在重復頻率10kHz時聚焦到長度15mm的CLBO晶體上，產(chǎn)生的266nm紫外激光平均輸出為20.5W，從綠光到紫外光的轉換效率為19.4%。2001年，SusumuKonno等人利用雙棒串接、雙聲光調Q技術，采用Z型折疊腔結構，Ⅱ類相位匹配LBO晶體腔內二倍頻，在重復頻率為1kHz時，獲得了53W的532nm綠光輸出，單脈沖能量53mJ，脈寬70ns。連續(xù)工作200小時情況下，沒有綠光功率下降的現(xiàn)象。將產(chǎn)生的綠光用透鏡會聚到15mm的CLBO晶體上進行四倍頻實驗，采用聚焦透鏡，使晶體內綠光光斑匯聚的大小為1.3mm，當綠光功率為40W時，獲得了12W的紫外光輸出，相應的綠光-紫外轉換效率為30%。2004年，Junsakuma報道了對全固態(tài)Nd:YVO4內腔倍頻綠光激光器，利用布儒斯特角切割的CLBO晶體進行外腔諧振倍頻，獲得的266nm連續(xù)紫外激光輸出功率達到5W，在晶體內部則為6.1W，相應的綠光-紫外光轉換效率高達61.80%。2006年，由GuilingWang等人，采用自制M2因子為6.24，脈沖寬度80ns，重復頻率為10kHz，輸出功率120W的高亮綠光激光器，通過透鏡聚焦成大約0.5mm的光斑，瑞利長度達到370mm，選用長度為40mmⅠ類相位匹配θ=62°的CLBO晶體，獲得高達28.4W的266nm紫外激光輸出，相對應的轉換效率為24.7%。2008年，索尼公司的ThomasSüdmeyer等人報道了通過功率為20W，M2因子為1.1的1064nm主振蕩放大器系統(tǒng)；利用LBO二倍頻和BBO腔外倍頻，在腔外倍頻上都采用了功率增強腔結構。為了提高轉換效率，選用了嚴格相位匹配、損耗低、長20mm，鍍增透膜的LBO晶體，并且保持在25°C恒溫下，獲得了高達82%的倍頻轉換效率；又選用了嚴格相位匹配、長6mm的BBO晶體，保持在40°C恒溫下，獲得功率為12.2W的266nm紫外激光輸出，四倍頻的轉換效率大于50%。（2）國內研究現(xiàn)狀：2000年，山東師范大學何景良等人，采用15W的半導體激光器經(jīng)過準直聚焦系統(tǒng)，將泵浦光耦合到Nd:YVO4晶體上，在平平腔結構中，聲光調Q產(chǎn)生1.064μm準連續(xù)波輸出，腔外分別用Ⅱ類相位匹配KTP和Ⅰ類相位匹配BBO晶體進行二倍頻和四倍頻，每次倍頻前加-50mm的聚焦透鏡，在注入功率為7.9W，重復頻率為12.5kHz下，獲得了輸出功率570mW，脈寬25ns，二次諧波轉換效率46%，266nm紫外激光輸出功率63W，綠光-紫外單次通過功率轉換效率為11%。2003年，中國科學院周城等人采用國產(chǎn)1.3W的LD作為泵浦源，經(jīng)過自聚焦透鏡耦合到Nd:YAG晶體上，通過Cr4+:YAG被動調Q，采用Ⅰ類相位匹配LBO腔內倍頻，通過調節(jié)制冷器的制冷電流改變激光晶體、調Q晶片和倍頻晶體的工作溫度。得到平均功率27mW綠光輸出。通過30mm的聚集透鏡后用腔外Ⅰ類臨界相位的BBO晶體四倍頻，得到了平均功率為1.2mW的266nm紫外激光輸出，其光-光轉換效率為4.4%。2005年，中國科學院長春光學精密機械與物理研究所譚成橋等人，利用最大輸出功率為15W的LDA和一種新的聚焦方式，用透鏡一次聚焦，在其焦點附近直接放二倍頻(KTP)和四倍頻(BBO)晶體，通過調節(jié)晶體放置角度、晶體溫度來達到優(yōu)化取值。采用腔外KTP二倍頻，BBO四倍頻，紫外激光輸出平均功率高達215mW，綠光-紫外光轉換效率為25.2%，紅外-紫外總的光光轉換效率為9.8%。2007年，中科院物理所耿愛叢等人首次報道了瓦級實用化全固態(tài)266nrn紫外激光器的設計和應用。在簡單緊湊的平平直腔內，使用聲光Q進行調制，采用Ⅱ類臨界相位匹配的KTP晶體進行腔內倍頻，I類臨界相位匹配CLBO晶體進行腔外四倍頻，產(chǎn)生平均功率1.3W、脈寬約11ns和重復頻率20kHz的266nm紫外激光，紅外-紫外總的光光轉換效率為16.25%。2009年，清華大學Q.Liu等人報道了采用大功率LD光纖模塊雙端抽運復合Nd:YVO4聲光調Q作種子光源，通過MOPA技術，對1064nm種子光源進行4級放大，利用I類相位匹配的LBO晶體進行二倍頻，獲得了87W的TEM00模綠光輸出。當重復頻率為100kHz、脈寬為10ns時采用BBO晶體四倍頻，獲得了14.8W的266nm紫外光輸出，綠光到紫外光的轉換效率為18.3%。綜上所述，國內外266nmDPL紫外激光器研究近況如下表所示：國外：研究單位（人）TetsuoKojima日本大阪大學JunsakumaGuilingWang索尼公司研究年份20002001200420062008主要技術指標重復頻率10kHz1kHz10kHz輸出功率20.5W12W5W28.4W12W轉換效率532nm-266nm19.4%532nm-266nm30%532nm-266nm61.8%532nm-266nm24.7%532nm-266nm大于50%變頻方式腔外腔內腔外腔外腔外CLBO四倍頻LBO(I)+CLBO(II)CLBO四倍頻CLBO(I)四倍頻LBO+BBO國內：研究單位（人）山東師范大學中國科學院中科院長春光機所中科院物理所清華大學研究年份20002003200520072009主要技術指標重復頻率12.5kHz16kHz25kHz20kHz100kHz脈沖寬度25ns15ns18ns11ns10ns輸出功率570mW1.2mW215mW1.3W14.8W轉換效率532nm-266nm11%532nm-266nm4.4%532nm-266nm25.2%532nm-266nm25.8%532nm-266nm18.3%技術特點抽運方式端面抽運端面抽運端面抽運端面抽運端面抽運調Q方式聲光調Q被動調Q被動調Q聲光調Q聲光調Q變頻方式腔外腔內腔外腔內腔外KTP(II)+BBO(I)LBO(I)+BBO(I)KTP(I)+BBO(II)KTP(II)+BBO(I)LBO(I)+BBO(II)由上表看出，國內266nm紫外激光器研究方面，在輸出功率、倍頻效率等方面都與國外有明顯差距。因此，加強266nm紫外激光器的研究力度非常必需。3.擬采取的研究路線查閱資料查閱資料對比分析數(shù)值模擬結果與實驗結果并進行修正相關結論數(shù)值模擬各相關因素與轉換效率率關系曲線獲取各相關因素與轉換效率實驗關系曲線搭建實驗（1）通過閱讀相關文獻及碩博論文，對論文研究內容、具體要求及指標進行深刻的了解；以倍頻理論為基礎，結合相位匹配原理及所選用的倍頻晶體特性，通過推導穩(wěn)態(tài)三次耦合波方程，得出連續(xù)LD側面抽運Nd:YAG/KTP/BBO倍頻轉換效率的解析表達式，根據(jù)所得倍頻轉換效率解析表達式所含參數(shù)，分析出影響倍頻轉換效率高低的各相關因素，并利用數(shù)值模擬的形式，依次研究其對倍頻轉換效率的影響情況，得出相關的數(shù)值模擬理論曲線。（2）在理論分析的基礎上，依據(jù)實驗室現(xiàn)有條件，對連續(xù)LD側面抽運Nd:YAG/KTP/BBO紫外激光實驗裝置進行設計與搭建；對理論分析中得出的影響倍頻轉換效率的各相關因素進行測量，通過對測量數(shù)據(jù)的整理分析，建立在實驗中各相關因素與倍頻轉換效率的關系曲線。（3）將所得理論數(shù)值模擬曲線與實驗測量數(shù)據(jù)繪制曲線進行對比分析，找出存在誤差原因，通過實驗結論對理論模型進行修正，獲得實驗優(yōu)化方案及各相關因素對倍頻效率影響的相關結論。進度安排第1周－第2周熟悉論文研究內容、具體要求及指標，完成相關內容外文文獻翻譯。第3周－第4周查閱相關資料，完成文獻綜述和論文開題報告的撰寫。第5周－第6周推導出連續(xù)LD側面抽運Nd:YAG/KTP/BBO倍頻轉換效率解析表達式，分析出影響二倍頻、四倍頻轉換效率高低的各相關因素。第7周－第8周在建立的理論模型基礎上，通過數(shù)值模擬研究各相關因素對二倍頻、四倍頻轉換效率的影響，并給出數(shù)值模擬關系曲線。第9周－第10周完成連續(xù)LD側面抽運Nd:YAG/KTP/BBO紫外激光實驗裝置的設計與搭建。第11周－第12周對影響轉換效率的各相關因素進行實驗測量，定量研究各相關因素對二倍頻、四倍頻轉換效率的影響，獲取各相關因素與二倍頻、四倍頻轉換效率的實驗關系曲線。第13周－第14周整理實驗數(shù)據(jù)，通過對比分析實驗結果與模擬仿真結果，得出連續(xù)LD側面抽運Nd:YAG/KTP/BBO紫外激光系統(tǒng)中各相關因素對二倍頻、四倍頻轉換效率影響的相關結論。第15周－第16周完成論文撰寫工作，準備答辯。指導教師評語（意見）指導教師簽字：年月日5.文獻綜述（2000字以上，列出主要參考文獻）（1）國內外研究對比分析縱觀國內外有關266nm紫外激光器的研究現(xiàn)狀，目前對266nm紫外激光的獲得，最直接的方法是通過晶體的非線性倍頻技術，將大功率1064nm基頻光和532nm綠光進行腔內或腔外四倍頻是實現(xiàn)高功率高重頻266nm紫外激光輸出。下面我們將從以下幾方面進行具體分析：1）獲得高效四倍頻轉換效率的途徑目前在激光四倍頻過程中為了獲得更大的紫外倍頻轉換效率主要有兩種方式:第一，使用峰值功率和單脈沖能量較高的綠脈沖激光(如采用鎖模激光器、電光調Q激光器等)；第二，對入射到四倍頻晶體中的綠光光束進行會聚。對于前者，雖然輸出的紫外光束質量較好且脈沖峰值功率較高；但是由于脈沖重復頻率較低，整體紫外輸出功率較低。所以國內外對其研究比較少。目前國內研究較多的是單脈沖能量較低，重復頻率較高、輸出功率較大的準連續(xù)紫外脈沖激光器。2000年，山東師范大學何景良等人利用BBO晶體對聲光調Q的Nd:YVO4；激光脈沖四倍頻，每次倍頻前加-50mm的聚焦透鏡，獲得功率為63mw準連續(xù)紫外激光，綠光-紫外光單次通過功率轉換效率為11%。2005年，中國科學院長春光學精密機械與物理研究所譚成橋等人采用一種新的聚焦方式，用透鏡一次聚焦,在其焦點附近直接放二倍頻(KTP)和四倍頻(BBO)晶體，532nm綠光平均功率為850mW；紫外脈沖輸出平均功率高達215mW，綠光—紫外光光轉換效率為25.2%。由于紫外轉換效率與綠光功率密度相關，如何提高綠光功率密度相關是獲得高轉換效率紫外光輸出的關鍵。再查閱國外大量文獻，不難發(fā)現(xiàn)日本早已研制出高功率，高轉換效率的266nm紫外激光器，美國相干公司和光譜物理公司也已經(jīng)研制出高重頻高達50kHz的產(chǎn)品化266nm紫外激光器。而造成這一差距的原因2）四倍頻晶體的研究目前常用的非線性倍頻材料如BBO，CLBO，LBO，BIBO和KTP中，LBO，BIBO，KTP在266nm的紫外四倍頻中沒有合適的相位匹配角。因此在考慮上述必要條件之后僅剩下BBO和CLBO適用于四倍頻的倍頻過程。CLBO晶體非線性系數(shù)大，倍頻轉換效率高，損傷閾值高，接收角、溫度帶寬和光譜寬度范圍大，離散角小，雙折射適中，可以做到較大尺寸，容易產(chǎn)生高次諧波。特別適用于大功率全固態(tài)紫外激光器件，其輸出功率也大大超出了同等條件下使用其它晶體的結果，但是室溫下該晶體在空氣中容易吸收水分而開裂，而且價格較為昂貴；雖然BBO晶體四倍頻的接收角較小且走離角大，但它的有效非線性系數(shù)很大，損傷閡值較高；所以在國內，我們都選用BBO晶體作為晶體，它已經(jīng)廣泛應用于四次諧波的產(chǎn)生。BBO晶體走離角效應大，可以通過溫控裝置在一定程度上補償了倍頻晶體相位失配。但是現(xiàn)階段，由于溫度匹配技術對晶體控溫精度要求比較嚴格，這就造成需要較龐大的控溫裝置，嚴重影響了整機結構緊湊性，因此國外針對市場研發(fā)的產(chǎn)品幾乎很少采用這種方案。我國清華大學、中科院物理所等幾家科研機構近年來通過不懈的努力，已經(jīng)通過實驗驗證了溫度匹配技術的可行性，并取得了一系列令人矚目的成果。3）腔型結構的研究腔形式與結構參數(shù)直接影響激光器的轉換效率，光束發(fā)散角、光束質量、激光模式、光斑大小和諧振頻率，因此合理選擇諧振腔的結構，便于提高倍頻轉換效率。通過對國內外關于266nm紫外激光器文獻查閱和分析。目前應用比較廣泛的諧振腔腔型主要有直腔、V型腔Z型腔等等。傳統(tǒng)直腔的倍頻激光器易于調整，倍頻效率高，比較穩(wěn)定且有較小的體積，更有利于形成整機，適合產(chǎn)品化。國內，2007年，中科院物理所耿愛叢等人首次報道了瓦級實用化全固態(tài)266nrn紫外激光器的設計和應用。在簡單緊湊的平平直腔內，產(chǎn)生平均功率1.3W、脈寬約11ns和重復頻率20kHz的266nm紫外激光。用該紫外激光器清洗發(fā)光二極管(LED)基板，結果表明：激光器性能穩(wěn)定，清洗效果良好。近兩年，外腔諧振技術得到國內外的廣泛關注，外腔諧振倍頻就是在激光腔之外用倍頻晶體再建立一個專門用來倍頻的諧振腔，它的主要優(yōu)點是激光腔和外諧振腔最大限度地分立,把倍頻過程與基波振蕩分開,二者可分別優(yōu)化,以得到高的轉換效率。2008年，索尼公司的ThomasSüdmeyer等人采用了外腔諧振技術獲得了二倍頻轉換效率高達82%，四倍頻的轉換效率大于50%的12.2W的連續(xù)266nm紫外激光的輸出。（2）研究趨勢從目前國內外研究情況來看，通過LD抽運技術和非線性頻率變換技術的不斷創(chuàng)新，結合新型、高效的非線性倍頻晶體獲取266nm波長紫外激光是今后研究和發(fā)展的重點，其研究成果為高轉換效率、高光束質量、高峰值功率、窄脈沖266nm紫外激光獲取技術的研究提供理論及實驗依據(jù)。雖然目前266nm紫外DPL激光器的研究還面臨著諸多問題及難點，但是相信隨著整個激光行業(yè)的蓬勃發(fā)展，激光科研工作者的不懈努力，高性能、低成本非線性晶體的研發(fā)成功，全固態(tài)LD抽運技術的日趨成熟，266nm紫外激光器的研究必將向更廣闊的領域發(fā)展。參考文獻:[1]T.Katsura,etal.High-power,high-repetitionUVbeamgenerationwithanall-solid-statelaser[J].ProceedingsonAdvancedSolid-StateLaser,2007,Vol.24:223~226[2]Y.K.Yap,etal.Highpowerall-solid-stateultravioletlaserbyCLBOcrystal[J].OSATOPSVol.10,AdvancedSolidStateLasers,1997.10~13[3]A.H.Kung,etal.Anefficientall-solid-stateultravioletlasersource[J].AppliedPhysicsLetters,Vol.72,1998.1542~1544[4]Y.K.Yap,etal.High-powerfourth-andfifth-harmonicgenerationofaNd:YAGlaserbymeansofaCsLiB6O10[J].OpticsLetters,Vol.21,September1,1996[5]SuasmuKonno,etal.Efficiethigh-Pulse-energygreen-beamgenerationbyintracavityfrequencydoublingofaquasi-eontinuous-wavelaser-diode-pumpedNd:YAGlaser[J].AppI.OPt,2001,40(24):4341~4343.[6]KojimaT.KonnoS.FujikawaS.etal.High-reliablehigh-power266nmall-solid-stateUVlaser[J].Proe.SPIE,2002,4426:468~71.[7]T.Kojima,etal.20-Wultraviolet-beamgenerationbyfourth-harmonicgenerationofanall-solid-statelaser[J].OpticsLetters,Vol.25,January1,2000[8]M.Nishioka,etal.Improvementoflaser-induceddamagetoleranceinCsLiB6O10forhigh-powerUVlasersource[J].LasersandElectro-Optics,2003.3[9]WangGuiling,etal.28.4W266nmultraviolet-beamgenerationbyfourth-harmonicgenerationofanall-solid-statelaser[J].OpticsCommunications259,2006.820~822[10]耿愛叢，等.實用化全固態(tài)266nm激光器的研究[J].光電子·激光,2007,18(7)：767~769[11]周城，葉子青，鄭權等.Cr4+:YAG被動調Q四倍頻全固態(tài)紫外激光器的研究[J].激光技術,2003,27(4):339~341[12]何京良，盧興強，賈玉磊等.BBO四倍頻全固態(tài)Nd:YVO4紫外激光器[J].物理學報,2000,49(10):2106~2108[13]程光華，王屹山，于蓮君等.高效全固化鈦寶石腔內倍頻藍光和四倍頻紫外激光器的研究[J].中國激光,2004,31(7):770~772[14]譚成橋，薛慶華，賈富強等.LD泵浦Nd:YAG/Cr:YAG腔外頻率變換高功率紫外激光器[J].光子學報,2005,34(9):1289~1292[15]范秀偉，王云.二極管泵浦Nd:GdVO4晶體紫外激光器的研究[J].激光與紅外,2005,35(5):331~334[16]沈德忠等.新型紫外變頻晶體CLBO的研究進展[J].激光與紅外,2006,36(s):766~770外文文獻翻譯(4000印刷符號)被動調QNd:GdVO4/Cr4+:YAG激光器產(chǎn)生高效率的四倍頻紫外輸出Shu-DiPan,Ke-ZhenHan,Xiu-WeiFan,JieLiu,Jing-LiangHe_CollegeofPhysicsandElectronics,ShandongNormalUniversity,Ji’nan250014,ChinaReceived28September2005;accepted6May2006Availableonline5July2006摘要：報道了相干紫外光被動調Q二極管泵浦Nd:GdVO4激光器。泵浦BBO晶體得到了重復頻率16kKz，脈沖時間9ns，光功率0.6W的穩(wěn)定532nm綠光輸出。當二極管泵浦入射功率為8W時，266nm紫外光輸出的功率約為79mW。1.介紹包括生物技術，醫(yī)療診斷和分析儀器，以及半導體檢測應用的OEM市場對發(fā)展的紫外線（UV）和深紫外激光系統(tǒng)有了極大的興趣。通過成倍提高二極管泵浦Nd的1μm的激光系統(tǒng)的基頻光來效實現(xiàn)了相干紫外線輻射的來源?？紤]到，如圓片劃線，或小型鉆孔加工等一些要求，良好的光束質量加上高的峰值功率，以及高重復率對于高效速度和高的分辨率的微加工技術是非常理想的。被動調Q二極管泵浦微芯片激光器，小型，簡單，成本低。該激光器能產(chǎn)生高品質的線偏振光束，通過這中的光束會產(chǎn)生三次或四次的高次諧波輸出。此外，隨著大于50mW的紫外光輸出，平均輸出功率足夠高，以取代在三分之一大小的聚合應用激光器中的舊氦鎘激光技術。此激光也是非線過程中產(chǎn)生時間分辨和紫外拉曼光譜的一個極好的來源，因為困擾拉曼測量的熒光是被刪除的信號。在本文中，我們報道了全固態(tài)266nm激光的輸出功率為79mW。二極管泵浦Nd:GdVO4激光器被動調Q的Cr4+:YAG激光可飽和吸收體獲得1064nm基頻光，并且和腔內二倍頻KTP晶體得到綠光，然后腔外四倍頻β-BaB2O4（偏硼酸鋇）晶體得到深紫外光。綠光-紫外光的轉換效率高達13.2%。2.實驗步驟在可滿足以下性能因素：脈沖能量，脈沖寬度，重復頻率之一的條件下我們能夠設計被動調Q激光器，這些參數(shù)的提供能夠設計出一個理想的激光輸出的腔長度，可飽和吸收體厚度和傳輸小信號，和泵浦功率和密度的激光器。大多數(shù)參數(shù)在吸收晶體制造設的時候被設置，但仍然通過各種方法的泵浦和腔設計進行靈活性的優(yōu)化。我們的實驗證明，對于給定的激光腔長，泵浦源的亮度與重復頻率和準線性都相關。實驗采用的激光腔中如圖1所示。增益介質是長為5mm，摻雜濃度為0.5%的Nd:GdVO4晶體。在Nd:GdVO4晶體，由于其大的發(fā)射截面，其吸收波長為808nm，并且其熒光壽命，非常適合作為具有高重復率數(shù)萬千赫茲的晶體。Nd:GdVO4晶體在808nm還充當高傳輸（R<2%）腔鏡，在輸入面鍍1064nm和532nm高反膜（高反，R＜99.5%）并作為高反射鏡，在另一面鍍1064nm和532nm的增透膜（增透，R＜0.2%）。其傳輸小信號強度為60%。Cr4+:YAG晶體的基態(tài)吸收截面和激發(fā)態(tài)吸收截面分別為1.2-7.0×10-18和2.2-8×10-19cm2。Cr4+：YAG晶體的激發(fā)態(tài)吸收截面在脈沖激光性能中發(fā)揮著重要作用。當激光強度足夠高，大的激發(fā)態(tài)吸收截面使Cr4+從第一激發(fā)態(tài)向高激發(fā)態(tài)躍遷，導致激發(fā)態(tài)吸收飽和并發(fā)生鎖模過程。在我們的實驗中，鎖模調制并沒有觀察到，部分原因是腔內激光強度是不夠使激發(fā)態(tài)吸收飽和。雙晶體是長度為9mm的Ⅱ類相位匹配（θ=90°，φ=23.9°）的KTP晶體，鍍1064nm和532nm的增透膜。平面鏡為輸出耦合鏡，鍍1064nm高反膜（R＜99.5%）和532nm增透膜（R＜0.5%）。腔長為45mm。泵浦源使用的是最大輸出功率為10W的光纖耦合半導體激光器，808nm處的帶寬為3nm。耦合光纖的中心直徑為400mm，并且數(shù)值孔徑（NA）為0.2。輸出光束聚焦到耦合效率為84%泵浦范圍為680μm的晶體上。進入晶體的耦合泵浦光束的質量是非常重要的，限制了輸出光束質量。二極管端面泵浦的結構的優(yōu)化，以確保泵浦光束和激光光束有一個良好的重疊，為了不降低性能應避免熱效應（由于泵浦光束的聚集）。圖1光學諧振腔和泵浦組織示意圖二倍頻產(chǎn)生的綠光利用BBO晶體和焦距為50mm的石英四倍頻產(chǎn)生266nm紫外激光。高質量的BBO晶體提供從深紫外線中等紅外高透明度的全光光譜范圍，產(chǎn)生多次諧波的廣泛的相位匹配范圍，大非線性系數(shù)和高光損傷閾值。我們使用了室溫下未鍍膜，Ⅰ型相位匹配切割，3×3×10mm3的BBO晶體（θ=47.61°，φ=0°），二倍頻輸出的綠光四倍頻產(chǎn)生紫外激光。3.實驗結果在獲得紫外激光之前，我們需要檢查，被動調Q開關1064nm激光器的性能，當Cr4+:YAG激光的小信號強度傳輸是70%和60%，并且輸出耦合器是一種1064nm反射率為80%平鏡。1064nmQ開關的平均輸出功率和入射的泵浦功率的函數(shù)關系圖如圖2所示。實驗結果表明，閾值較低時，Cr4+:YAG激光的小信號傳輸率是70%，但單調的更多當傳輸速率為60%時，隨著泵浦功率增加，輸出功率也同樣線性增加。在入射功率為8W時，1064nmQ開關的輸出功率為1.08和1.8W，在整個泵浦功率范圍內平均斜率效率分別為18.2%和43.9%，相應的Cr4+:YAG激光器的小信號透過率為70%和60%。圖2調1064nmQ開關的平均輸出功率和泵浦功率的函數(shù)關系，Cr4+:YAG激光器的小信號透過率分別是70%和60%我們獲得輸出功率為600mW，脈寬為9ns，重復頻率約為16kHz的基膜形式綠光。綠色光聚焦到直徑為80mm偏硼酸鋇晶體上，相應的峰值功率密度高達67MW/cm2。這種高功率密度的非線性晶體應安放在單通結構腔之外，提供良好的穩(wěn)定性和一種簡單，高效和緊湊的光束質量。在聚焦光束前面適當悄悄地迅速放置非線性晶體直接可以產(chǎn)生四次諧波，當Cr4+:YAG激光器的小信號透過是60%時，我們測量的266nm紫外激光平均功率是79mW，泵浦功率為8W。四倍頻輸出的紫外光與入射綠光的轉換效率的是13.2%。266nm紫外光終通過一個石英棱鏡從剩余532nm綠光分離出來。二倍頻和四倍頻的輸出功率分別為500，79mW。相應的光-光轉換效率分別約為6.2%，1%。由綠光-紫外光的最高轉換效率達到13.2%。如圖3顯示了調Q532nm和266nm的平均輸出功率和泵浦功率的函數(shù)關系。我們得到了16kHz，單脈沖能量為5.0μJ的激光輸出。重復頻率為16kHz的綠光光束脈沖示意圖如圖4所示。圖3