全固态紫外激光技术研究综述

合集下载

全固态高功率激光器技术的发展研究

全固态高功率激光器技术的发展研究近年来，全固态高功率激光器技术得到了较快的发展，其应用范围也不断扩大。

全固态高功率激光器以其优异的性能在精细加工、医疗、环保等领域得到了广泛的应用。

一、全固态高功率激光器技术的发展历程早在20世纪六十年代，人们就开始尝试利用激光技术进行研究和发展。

当时的激光器技术还非常不成熟，国内外的研究者都在尝试研制更加高效、稳定的激光器。

在20世纪八十年代初，全固态高功率激光器技术开始快速发展。

人们采用锂离子、钕玻璃、铝红宝石等材料作为固态激光器介质，能量转换效率不断提高。

此后，激光器功率和脉冲宽度也得到了明显提高，激光材料和电子元器件的性能也得到了不断改进，全固态高功率激光器技术进入了一个高速发展时期。

二、全固态高功率激光器技术的特点和优势1. 较高的能量转换效率全固态高功率激光器利用固体介质作为激光介质，能量转换效率较高。

2. 稳定性好全固态高功率激光器摆脱了传统激光器中易受环境影响因素的局限，能够在较为复杂的环境下稳定工作，具有很好的稳定性。

3. 寿命长全固态高功率激光器的材料稳定、寿命长，可以长时间稳定运行。

4. 输出光束质量好全固态高功率激光器能够输出近似TEM00输出模式的激光光束，光束品质好、光束核心亮度高，可用于高精度加工、医疗、精密测量等领域。

三、全固态高功率激光器技术在工业制造中的应用1. 精细加工全固态高功率激光器可用于实现高品质的切割、打孔、焊接、表面处理等精细加工工艺。

它不仅可以对金属进行加工，还可以对非金属材料进行加工。

在航空航天、汽车制造、装备制造等领域，全固态高功率激光器得到了广泛应用。

2. 医疗全固态高功率激光器可以用于各种医学疾病的诊断和治疗。

例如，用它来进行视网膜焊接手术、白内障手术、眼底病手术、皮肤病治疗，都取得了很好的效果。

3. 环保全固态高功率激光器可以用于污染物的在线监测和处理。

例如，利用激光光谱技术检测空气质量、利用激光光解技术处理废气、废水等。

全固态激光器的光束质量及其紫外激光的实验研究的开题报告

全固态激光器的光束质量及其紫外激光的实验研究的开题报告标题：全固态激光器的光束质量及其紫外激光的实验研究一、研究背景及意义全固态激光器由于具有结构简单、寿命长、易于集成化等优点，被广泛应用于医疗、制造、通信等领域。

其中，紫外激光在微细加工、光刻、生物荧光分析等领域具有重要应用价值。

对于光束质量的研究是提高激光器工作效率、减少环境污染、提高加工精度等方面的重要问题。

二、研究目的本课题旨在通过实验研究，探究全固态激光器在紫外激光工艺中的光束质量，并通过对比分析不同激光波长下的光束质量变化规律，为全固态激光器在紫外激光领域的应用提供科学依据。

三、主要研究内容和预期成果1. 建立全固态激光器实验台，选择合适的激光介质、激光波长和工作模式，调节激光器参数，获取光束质量数据。

2. 对不同波长下激光器的光束参数进行实验研究，建立光束质量评估模型。

3. 通过比较不同波长下激光器的光束参数变化规律，分析不同波长激光器在紫外激光领域的应用优劣差异。

预期成果：1. 建立全固态激光器的实验平台，能够准确测量全固态激光器的光束质量。

2. 分析不同波长下激光器的光束参数变化规律，获得紫外激光领域全固态激光器应用的科学依据。

3. 具体分析全固态紫外激光器及其应用的发展趋势。

四、研究方法和技术路线本研究采用以下具体方法和技术路线开展：1. 设计并搭建全固态激光器的实验平台。

2. 选择不同激光介质、不同波长的激光器进行实验研究。

3. 使用光学仪器对激光器光束参数进行测量和分析。

4. 基于理论模型，分析不同波长激光器在紫外激光领域的应用优劣差异。

五、研究进度安排本研究的进度安排如下：第一年：搭建实验平台，收集文献，编写研究方案。

第二年：对光束参数、波长等进行测量和分析，建立光束质量评估模型。

第三年：分析研究结果，并撰写研究报告。

六、研究的重要性和意义本研究旨在探究全固态激光器在紫外激光领域的光束质量及应用，对于推动激光加工技术创新和发展，促进全固态激光器的应用和发展具有重要意义。

全固态紫外激光

第28卷第9期光子学报 V o1.28N o.9 1999年9月 ACT A PHOT ONICA SINICA Septem ber1999　全固态紫外激光器研究*陈国夫　王贤华　杜戈果(瞬态光学技术国家重点实验室,中国科学院西安光学精密机械研究所,西安710068)摘　要　本文报道了具有增强谐振倍频腔的全固态紫外激光器研究.半导体激光二极管(LD)泵浦的Nd∶YVO4激光晶体产生波长为1064nm的近红外光,腔内倍频输出波长为532nm的绿光,再送入增强谐振腔进行四倍频,输出波长为266nm的深紫外激光.产生深紫外激光的基频绿光输入阈值可低到2.5mW.据我们所知,这是国内首次报道的全固态紫外激光器. 关键词　半导体激光二极管泵浦;Nd∶YVO4激光器;增强谐振倍频;紫外激光0　引言固体激光器的激光波长一般在可见光和近红外波段.近年来国际上科学工作者努力研究紫外激光器,这是因为紫外激光器在高分辨光谱学(只需功率几微瓦)、大气探测、微电子学、医学诊断、高密度光数字存储、光化学、光生物学、激光诱发的物质原子荧光和紫外吸收(如Si原子的荧光诱发、冷冻和控制)、空间光通讯、机械成型、紫外器件的研究等领域有着广泛的应用1～4.通常紫外激光器有激发物激光器、氮激光器和四倍频固体激光器5.而LD泵浦的四倍频全固态激光器是首选的有前途的紫外激光源,那是因为这种激光器具有稳定可靠,寿命长,光束质量好,可调谐,小型紧奏,重量轻,结构简单,操作简单,价格低等实用化的优点6.所以近年来,美、英、日、法、德已在开展四倍频全固态紫外激光器的工作1,5,7.多数是用LD泵浦惯用的Nd∶YAG晶体,再进行倍频.本文报道用波长808nm小型半导体激光二极管LD泵浦Nd∶YVO4激光晶体产生1064nm的近红外光,腔内倍频输出波长为532nm的绿光,再送入增强谐振腔进行四倍频,输出波长为266nm 的深紫外激光.与N d∶YAG比较,Nd∶YVO4激光晶体具有更大的增益截面,是N d∶YAG的4倍;吸收系数大,是Nd∶YAG的5倍,偏振输出,激光阈值低等优点8,9,现在,小型大功率808nm的半导体激光器正合适泵浦Nd∶YVO4激光器带来新的生机10.在小功率泵浦的条件下,利用短腔谐振倍频技术,已成功获得紫外激光输出,这些实验结果国内还未见报道.1　实验装置和实验结果全固态紫外激光器由双端泵浦源、二倍频Nd∶YVO4激光器、增强谐振倍频、测量和控制系统构成.实验装置如图1所示.图1　全固体紫外激光器实验装置F ig.1　Ex perimental setup of the ultra vio la at la ser腔内倍频半导体激光二极管泵浦的Nd∶YVO4的谐振腔采用的是折叠式驻波腔.腔内倍频结构是输出为自准直的聚焦腔.M1、M2为平面反射镜.M3为凹凸反射透射镜作为倍频聚焦及倍频光输出自准直,M4是凹面回光反射镜,用以形成折叠式驻波腔结构.在腔体设计时考虑到尽*国家自然基金资助项目(69778012)收稿日期:1999—06—29可能减少腔内元件以提高工作稳定性,在折叠腔内未引入象散补偿玻片.通过选择最佳入射角,减小由聚焦凹面镜引起的象散.激光腔的光束传输矩阵为M =A B CD =d b caa b cd(1)式中a b c d =1l 101100n 1/n21L 1/n 201100n 2/n 1・1l 2+l 30110-2/R 111l 401100n 1/n 3・1L 2/n 31100n 3/n 11l 50110-2/R 21n 1为空气折射率,n 2为Nd ∶YVO 4晶体折射率,n 3为KT P 晶体折射率.根据矩阵光学,稳定腔的条件是 A +D /2<1.束腰半径为2=( B / n )[1-((A +D )/2)2]1/2(3)当入射角 =5°,在输出光镜M 3上光束半径随l 2+l 3的变化如图2.当l 2+l 3=50m m 时,在图2　输出镜M 3上的光斑尺寸随l 2+l 3的变化F ig.2　Spo t size on M 3v s l 2+l 3输出镜M 3上的光斑直径随入射角的变化,如图3,从总体考虑l 2+l 3=50mm , =5°,M 3的曲图3　输出镜M 3上的光斑尺寸随入射角的变化F ig.3　Spo t size on M 3v s率半径R =100mm ,M 4的曲率半径R =150mm.在这种腔体结构下在输出镜M 3上的子午面和弧矢面上的光斑尺寸相对误差不超过0.3%,输出光束为高斯光束.为了提高倍频效率采用聚焦共轭腔结构.Nd ∶YVO 4激光晶体两端的泵浦源均由波长可温控、光纤输出的半导体激光器LD 和耦合器组成3.LD 的最大功率可达15W ,波长在808nm 附近可调谐,功率通过直径为1.16mm 的光纤束输出,自己研制了小型的准直聚集耦合器,将光纤输出端面、准直系统、聚焦透镜都封闭在一个小型的系统中,使用中免调,还避免了环境中的灰尘污染,耦合器的出口处是焦距为3.3cm 的透镜,调节耦合器和激光晶体Nd ∶YVO 4的相对位置,使泵浦达到最佳状态.如图1所示,N d ∶YVO 4激光晶体、KT P 倍频晶体和腔镜M 1、M 2、M 3、M 4构成腔内二倍频激光器,532nm 的绿光由自准直凹凸透镜M 3输出.Nd ∶YVO 4激光晶体是福建物质结构所生产的,几何尺寸为8(3×3×5)mm.二倍频晶体KTP 是山东大学晶体研究所生产的,二类相位匹配,双面对1064nm 和532nm 波长处镀双增透膜.M 1、M 2为平面腔镜,在1064nm 波长,反射率R >95.5%.在800～810nm,透过率T >90.5%.腔内倍频结构采用聚焦共轭结构以提高倍频效率,自准直凹凸透镜M 3,曲率半径为100m m,在1064nm 波长,反射率R ≥99.6%,在532nm 波长,透过率T ≥94%.凹面镜M 4,曲率半径为150m m ,在1064nm 和532nm 波长,都有反射率R >99.9%.当每端LD 的泵浦功率均为6W 时,输出绿光为1.5W .效率为11%.四倍频晶体BBO 和M 5、M 6、M 7、M 8构成增强谐振倍频腔,M 5是平面镜,在532nm 波长,透过率T =12%,M 6也是平面镜,反射率R =99.4%.M 6安装在PZT 驱动器上,凹面镜M 7的曲率半径为150mm ,在532nm 波长,反射率为99.4%.凹面镜M 8的曲率半径也是150mm ,在532nm 波长,R =99.8%,在266nm 波长,透过率T =84%,四倍频晶体BBO 的几何尺寸为(5×5×6)mm ,位于M 7和M 8的共同焦点上,谐振腔的腔长尽量与Nd ∶YOV 4的腔长匹配.紫外光由腔镜M 8输出.石英棱镜将紫外光分离出来,由接收器测量.接收到的紫外信号送入计算机接口还可同时输入786 光子学报28卷示波器,以便实时监测,再控制PZT,使紫外光输出最大.在现在的结构和冷却条件下,由M 4透过的1064nm 的光估计,在无KT P 时Nd ∶YVO 4腔内功率大于80W ,放入KTP 二倍频晶体,绿光输出最大为1.5W .图4(a )、(b )分别为1064nm 和532nm 的光谱曲线,绿光在谐振倍频腔中的损耗约为12%.接收器接收的紫外光最大为5V.(a) (b)图4　腔内倍频传N d ∶YV O 4激光器的光谱曲线.(a )1064nm ,(b)532nm F ig .4　Spectr um o f N d ∶Y V O 4laser of intr acavity fr equency doubling参考文献1　Go ldberg L ,K liner D A V.T unable U V g eneration at 286nm by fr equency tr ipling of a hig h-pow er mo de -lo ckedsemiconducto r laser.O pt L ett ,1995,20(15):1640～16422　Saya ma S ,Ohtsu M .T unable U V cw genera tio n at 276nm w avelength by fr equency co nv ersio n o f laser dio des .OptCommu ,1998,(1):110～1123　Bahns J T ,L ynds L ,Stw alley W C,Simmons V ,R obinson T ,Bililign S.Airbo rne-mer cur y detection by r esonant U V laser pumping.Opt L ett ,1997,22(10):727～7294　K ung A H ,Jr -I L ee ,Chen Poe -jo u .A n efficient all -so lid -st ate ultr aviolet laser source .Appl P hys L ett ,1998,72(13):1542～15445　F eugnet G,P ocholle J P.8-mJ T EM 00diode-end-pumped fr equency -qua dr upled N d ∶Y A G laser.O pt L ett,1998,23(1):55～576　Per saud M A ,T olchard J M ,Fer guson A I .Efficient g ener ation of pico seco nd pulses at 243nm .I EEE J Q uant Elec ,1990,26(7):1253～12587　Ro termund F ,Pet ro v V.Gener atio n of t he four th harm onic o f a femt osecond T i ∶sapphir e laser.Opt Let t,1998,23(13):1040～10428　杜戈果,王贤华,陈国夫.L D 泵浦的高效掺钕钡酸钇(N d ∶YV O 4)激光器.光子学报,1998,27(7):616～6189　何慧娟,廖严,陈冰瑶.激光二极管泵浦Nd ∶Y V O 4晶体的高效内腔倍频绿光激光器研究.光学学报,1998,18(3):277～28010　尹红兵,吴光照,罗山.可望实用化的几种新型激光晶体.激光与电子学进展,1997,(7):6～97879期陈国夫等.全固态紫外激光器研究ALL -SOLID -STATE ULTRAVIOLET LASERChen Guofu,Wang Xianhua,Du Geg uoState K ey laboratory of T r ansient Op tics T echnology ,X i ′an I nstitute of Op tics &p recision M echanics ,X i ′an 710068R eceived date :1999-06-29Abstract All -so lid -state ultr av iolet laser w ith a r esonant enhanccement cavity is reported .A frequen-cy -quadrupled Nd ∶YVO 4laser pumped by LD is described.The Nd ∶YVO 4laser with intracav ity fre-qency-do ubled g enerate g reen laser and deliv er into a enhancement resonant cavity for frequency-quadrupled .The laser has generated ultravoilet lig ht at 266nm w ith low threshold .Keywords LD pum pe ;Nd ∶YVO 4laser ;Enhancement resonant fr equency -doube ;Ultrav oilet laser Professor Chen Guofu w as g raduated fro m Beijing U niv ersity in 1966.Heis the head of the State Key Lab .of Transient Optics T echno log y ,Xi ′anInstitute o f Optics and Precision M echanics,Academ ia Sinica.He had w orked at Imperial Co lleg e and St.Andr ew s Univ er sity as a visiting schol-ar from 1984～1987.His research involves ultrashort light generation ,measurement and fs no nlinear optics .788 光子学报28卷。

千赫兹全固态紫外激光器实验研究的开题报告

千赫兹全固态紫外激光器实验研究的开题报告
1.研究背景
激光技术在工业和科研领域具有广泛的应用，其中紫外激光器由于其较短的波长和高能量密度，被广泛用于微电子制造、光刻、医学诊断等领域。

目前，全固态紫外激光器比气体激光器更具优势，因为它们具有更高的能量效率、更小的尺寸、更好的稳定性和可靠性。

2.研究目的
本研究旨在设计和实验一个千赫兹全固态紫外激光器，研究其激光输出特性和稳定性，并探究其在微电子制造、光刻和医学诊断等领域中的应用前景。

3.研究内容
（1）激光加工和诊断领域对紫外激光器的需求
通过收集整理激光加工和诊断领域对紫外激光器的需求，了解这些领域对激光器输出功率、波长、重复频率等参数的要求，为后续实验提供指导。

（2）千赫兹全固态紫外激光器的设计和制备
结合上述需求，设计和制备千赫兹全固态紫外激光器，选择适合的激光介质、激发源和输出窗口等关键组件，提高激光器的效率和稳定性。

（3）千赫兹全固态紫外激光器的特性研究
对制备好的紫外激光器进行实验研究，探究其激光输出功率、波长、重复频率、波束质量和稳定性等特性，并进一步优化激光器的设计以满足应用需求。

4.研究意义
本研究可以为紫外激光器的发展提供实验数据和实际应用案例，推动全固态紫外激光器技术的发展，丰富工业和科研领域的激光应用。

全固态266nm紫外脉冲激光器研究

ｆｏｒｉｎｔｒａ — ｃａｖｉｔｙｒｅｆｑｕｅｎｃｙｄｏｕｂｌｉｎｇａｎｄＢＢＯｃｒｙｓｔｌａｗｈｉｃｈｉｓｕｓｅｄｏｒｆｅｘｔｒａ — ｃａｖｉｔｙｒｆｅｑｕｅｎｃｙｑｕａｄｒｕｐｌｉｎｇ．Ｔｈｅｌａｓｅｒｉｓ
（ＣｈａｎｇｃｈｕｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ１３００２２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：２６６ｎｍｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔｐｕｌｓｅｌａｓｅｒｉｓｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｐａｓｓｉｖｅｌｙＱ — ｓｗｉｔｃｈｅｄＣｒ４ＹＡＧ，ＫＴＰｃｒｙｓｔａｌｗｈｉｃｈａｒｅｕｓｅｄ
调Ｑ，ＫＴＰ晶体腔内倍频及ＢＢＯ晶体腔外四倍频，实现２６６ｎｍ连续脉冲输出。通过优化激光
器外谐振腔，提高腔外非线性变频转化效率。ＬＤ抽运功率为４．６Ｗ时，得到５３２ｎｍ激光平均输出功率为１５４ｍＷ，与腔外直接倍频相比，５３２ｎｍ激光的平均功率提高了３倍，单脉冲能量和峰值功率提高了２倍，这有利于四倍频转化效率的提高。２６６Ｈｉｌｌ紫外激光平均输出功率为

全固态266 nm紫外脉冲激光器研究

全固态266 nm紫外脉冲激光器研究张辰;高兰兰;邵志强【摘要】报道了利用激光二极管端面抽运Nd∶YAG晶体,通过Cr4+∶YAG晶体可饱和吸收被动调Q,KTP晶体腔内倍频及BBO晶体腔外四倍频,实现266 nm连续脉冲输出.通过优化激光器外谐振腔,提高腔外非线性变频转化效率.LD抽运功率为4.6W时,得到532 nm激光平均输出功率为154 mW,与腔外直接倍频相比,532 nm激光的平均功率提高了3倍,单脉冲能量和峰值功率提高了2倍,这有利于四倍频转化效率的提高.266 nm紫外激光平均输出功率为3 mW.【期刊名称】《激光与红外》【年(卷),期】2013(043)012【总页数】4页(P1355-1358)【关键词】全固态;266 nm;外谐振腔;倍频【作者】张辰;高兰兰;邵志强【作者单位】长春理工大学理学院,吉林长春130022;长春理工大学理学院,吉林长春130022;长春理工大学理学院,吉林长春130022【正文语种】中文【中图分类】TN2481 引言紫外波段激光器(UV)，由于波长短，能量更集中，分辨率高，在很多领域得到广泛应用［1］。

如工业零部件加工、微电子学、光谱分析、光数据存储、光盘控制、大气探测、光化学、光生物学、空间光通信及医疗等领域有着广泛的应用前景［2］。

特别是在工业加工领域，由于UV激光的短波长和高光子能量特点，其聚焦光斑可以更小，同时高能量UV光子直接破坏材料的分子键，相对于红外激光的“热熔”过程，UV激光加工时是“冷蚀”效应。

这使得加工的尺寸可以更小，加工的精度得到提高［3］。

以355 nm和266 nm为代表的全固态UV激光在工业加工领域已经得到了广泛应用。

2003年，日本三菱公司和大阪大学合作，报道利用200W绿光作为基频光，采用15 mm长的Ⅰ类相位匹配CLBO作为FOHG晶体对绿光倍频，得到了40 W的266 nm UV激光输出。

2006年，中国科学院物理研究所报道了采用CLBO晶体对平均功率120 W绿光激光器进行倍频，得到28.4 W的266 nm UV激光［4］。

固体紫外激光器原理

固体紫外激光器原理固体紫外激光器是一种利用固体物质产生紫外激光的装置。

它具有很高的能量密度、较窄的波长范围和较高的空间相干性，在生物医学、科学研究和工业领域有着广泛的应用。

固体紫外激光器的工作原理基于光的增强效应和能级跃迁原理。

首先，我们需要一个能够发射激光的激光介质。

常见的材料包括Nd：YAG（钇铝石榴石）、Nd：YVO4（钇钒矿石）、Nd：YLF（钇锂钼石）、Ti：Sapphire（蓝宝石）等。

这些固体材料加工成激光棒或薄片状，然后通过外部的光源（如闪光灯或半导体激光器）进行泵浦。

泵浦光通过能级跃迁，将固体材料中的电子激发至高能级。

然后，在光学腔中，高能级的激发态电子会发生自发辐射，从而产生光子，光子穿过输出窗口逃逸出来。

这就是激光的产生过程。

光学腔由两个反射镜构成，一个是高反射镜（HR镜），另一个是输出镜（OC镜）。

HR镜起到反射光子的作用，而OC镜则允许部分光子通过，形成激光输出。

光学腔的设计与用于特定波长范围的激光器密切相关。

要实现紫外激光输出，我们通常使用二次谐波产生方法。

这种方法利用非线性光学效应，在高能量激光束通过非线性晶体时产生频率加倍，从而将激光转换为更短的紫外波长。

常见的非线性晶体材料包括KDP（磷酸二氢钾）和BBO（磷酸钡钙晶体）。

通过调整晶体的温度和角度，可以实现不同波长范围的紫外激光输出。

固体紫外激光器具有广泛的应用前景。

在科学研究领域，它可以用于超快激光光谱学、表面等离子体共振、薄膜沉积等实验。

在生物医学领域，固体紫外激光器被广泛应用于激光手术、皮肤美容和白内障治疗等。

在工业领域，它可以用于精细加工、标记、材料检测等。

此外，固体紫外激光器还能被应用于大气科学、光通信和防务等领域。

不过，固体紫外激光器在使用时需要特别注意安全。

紫外光具有较强的能量和较高的光子能量，如果不正确使用或直接暴露于人体，可能会对眼睛和皮肤造成伤害。

因此，使用固体紫外激光器时需要佩戴适当的防护眼镜和防护服，同时要遵循相关的操作规程。

短波紫外278nm和281nm全固态激光研究_杨峰

第41卷第12期红外与激光工程2012年12月Vol.41No.12Infrared and Laser Engineering Dec.2012短波紫外278nm和281nm全固态激光研究杨峰1，王志超1，刘珊珊1,2，张国春1，薄勇1，彭钦军1，崔大复1，吴以成1，许祖彦1(1.中国科学院功能晶体与激光技术重点实验室，中国科学院理化技术研究所，北京100190；2.中国科学院大学，北京100049)摘要：波长介于200~300nm的短波紫外全固态激光(DPL)具有波长短、光子能量高、波段特殊，可实用化与精密化等特点，在激光精密加工、前沿科学及航空航天领域具有重大应用价值。

目前，高功率短波紫外激光实现主要基于Nd:YAG晶体1064nm激光四倍频实现266nm激光输出，然而其实用化特性严重受制于现有的四倍频非线性晶体材料。

通过新型高功率高光束质量1.1μm(1112nm、1123nm)Nd:YAG近红外基频激光研究，并以此为泵浦源，创新性将综合性能优良的紫外CBO非线性光学晶体从紫外三倍频应用拓展到高功率短波紫外四倍频278和281nm应用的最新研究进展，有望获得一种可实用化高功率新型短波紫外全固态激光源。

关键词：短波紫外；全固态激光；四倍频；CBO晶体中图分类号：O43文献标志码：A文章编号：1007-2276(2012)12-3209-05Investigation of all-solid-state short-ultraviolet278nm and281nm laserYang Feng1,Wang Zhichao1,Liu Shanshan1,2,Zhang Guochun1,Bo Yong1,Peng Qinjun1,Cui Dafu1,Wu Yicheng1,Xu Zuyan1(1.Key Laboratory of Functional Crystals and Laser Technology,Chinese Academy of Sciences,Technical nstitute of Phsicsand Chemistry,Chinese Academy of Sciences,Beijing100190,China;2.University of Chinese Academy of Sciences,Beijing100049,China)Abstracts:Short-Ultraviolet(means wavelength between200nm and300nm)Diode-Pumped Solid-State Laser(DPL),because of its short wavelength,high photon energy,special wave-band and excellent application and precision performances,has significant applications in laser precision manufacturing，science frontiers and aerospace fields.Currently,high power short-ultraviolet laser is mainly obtained by fourth harmonic generation of Nd:YAG1064nm laser(266nm),however,its application performance is seriously restricted by the nonlinear optical crystal of fourth harmonic generation.The investigation of a novel high power and high beam quality Nd:YAG1.1μm(1112nm and1123nm)laser,and further the latest research progress of a novel high power278and281nm laser generation under this 1.1μm pumping source by using an excellent nonlinear optical crystal CBO were presented,which was innovatively applied from high power third harmonic generation to high power fourth harmonic generation.It is desired to achieve a novel high power short-ultraviolet DPL with excellent application收稿日期：2012-04-05；修订日期：2012-05-03基金项目：国家自然科学基金重点项目(61138004)作者简介：杨峰(1983-)，男，博士，副研究员，主要从事全固态激光及其非线性频率变换方面的研究。

固态激光器技术的研究与应用

固态激光器技术的研究与应用随着科技的不断发展，固态激光器技术越来越受到人们的关注。

固态激光器作为一种具有广泛应用前景的激光技术，其在医疗、通信、军事等领域都发挥了重要作用。

本文将详细介绍固态激光器技术的研究、发展和应用。

一、固态激光器技术研究的历史固态激光器技术的研究始于上世纪60年代初期，当时人们开始研究将激光晶体和激光材料进行合适的加工、加热等工艺加工，从而获得光学性能更好的材料。

在这一过程中，人们渐渐认识到了掺杂剂对固态激光器光学性能的影响。

上世纪70年代，固态激光器技术开始进入了实用化阶段。

当时，人们开始研究如何增加材料的掺杂浓度，以提高激光输出功率。

此后，固态激光器技术以惊人的速度发展，不断涌现出新的材料、激光器结构和生产工艺。

二、固态激光器技术的发展现状1. 材料领域许多新型的材料在固态激光器技术中得到了广泛应用。

例如，YAG晶体、Nd:YAG晶体、Cr4+:YAG晶体等。

其中，YAG晶体和Nd:YAG晶体是固态激光器中最重要的材料之一。

它们拥有很高的掺杂浓度、较好的光学性能，且可以在实验室中较为容易地制备。

2. 激光器结构领域激光器结构是固态激光器技术的基础。

人们在不断研究中，提出了很多新的激光器结构。

例如，倍频晶体出口激光器、带Q调制器激光器、内冷式激光器等。

这些结构都具有自身独特的优点，可以根据实际需要进行选择。

3. 生产工艺领域三，固态激光器技术的应用1. 医疗领域在医疗领域，固态激光器技术可以用来制备新型的光学治疗设备，如准分子激光手术、皮秒激光去斑、激光美容等。

这些设备可以用于治疗近视、青光眼、斑秃、妊娠纹等疾病。

2. 通信领域在通信领域，固态激光器技术可以用来制造高速、高精度的光纤通信设备，如激光器放大器、激光器标记器、激光器测距仪等。

这些设备可以实现高速、稳定的数据传输，并在现代通信技术中得到广泛应用。

3. 军事领域在军事领域，固态激光器技术可以用来制造一些特种设备，如激光制导瞄准器、激光干扰仪、激光测距仪等。

科技成果——全固态纳秒级紫外激光器

科技成果——全固态纳秒级紫外激光器项目成熟阶段成熟期项目来源自筹成果简介紫外激光器在激光加工方面体现其独特的优势：紫外激光器的波长短，聚焦小，能实现精细加工；紫外激光器进行激光加工时直接破坏材料的化学键，是“冷”处理过程，热影响区小：大多数材料能有效地吸收紫外光，可加工许多红外和可见光激光器加工不了的材料。

全固态紫外激光器具有体积小、效率高、重复频率高，无需更换气体、无需掩模、易维护等优点。

因此它在生物工程、材料制备、全光光学器件制作，特别是集成电路板及半导体工业等激光加工领域获得了广泛的应用。

全固态纳秒级紫外激光器目前紫外激光器的发展非常迅速，瓦级功率以上高重频全固态激光器不断应用于加工，国内外研究机构和公司不断向更高功率（数十瓦级）、更高重频（几十甚至几百kHz）方向发展。

目前我们已经研制成功了5W、50kHz的紫外355nm激光器，脉宽25ns。

已经做成样机，性能稳定，用于LED蓝宝石晶圆裂片划线，划线深度达到200μm，线宽小于10μm，划痕光滑均匀，几乎无热影响区。

技术特点通过高效率端面泵浦结构方式得到基模红外1064nm激光，再经过多级放大结构，得到高功率的红外高光束质量基频光，再通过高效率变频技术，最后得到5W、50kHz、25ns脉冲紫外355nm激光。

光束质量因子M2<1.3，功率长期稳定性<±2%。

内部光学结构采用紫外胶光固化粘接，结构小巧牢靠，对环境适应程度高。

通过紫外显微物镜的聚焦，聚焦光斑直径在μm级别，加工尺寸小于10μm。

通过紫外激光器的开发，相应的也取得了更高功率的红外和绿光高光束质量激光技术。

专利情况目前国内外并无相关的专利限制，主要是在工艺实现难度比较高。

目前我们已取得专利8项。

市场分析紫外355nm激光器目前国际市场价格约为2万美元/W，中大功率全固态紫外激光器市场均被国外厂商占据。

据行业协会统计，2010年我国全固态紫外激光器市场销售额达到5亿元人民币，比2009年增长了25%。

紫外激光器研究进展及其关键技术

紫外激光器研究进展及其关键技术黄川 2120160620摘要：本文详细介绍了利用LD泵浦的紫外激光器产生紫外激光的非线性原理，并在此基础上介绍了在全固态紫外激光器中用到的倍频晶体的种类和各自的应用场景；介绍了近年来高功率固体紫外激光器研制的国内外进展情况，最后展望了高功率全固体紫外激光器研制的未来。

关键词：紫外激光；非线性光学；相位匹配1、引言因为紫外激光具有的短波长和高光子的能量特点，所以紫外激光在工业领域内具有非常广泛的应用。

在工业微加工领域内，相较于红外激光的热熔过程，紫外激光加工时的“冷蚀效应”可以使加工的尺寸更小，达到提高加工精度的目的。

另外，紫外激光器在生物技术，医疗设备加工，大气探测等领域也有广泛的应用。

一般而言，可以将紫外激光器划分为三类：固体紫外激光器，气体紫外激光器，半导体紫外激光器。

其中固体紫外激光器应用最为广泛的是激光二极管泵浦全固态激光器。

而利用激光二极管抽运的固体UV激光器相较于其他类型的紫外激光器而言，具有效率高，性能可靠，硬件结构简单的特点，因此应用最为广泛，基于LD抽运的全固态UV激光器也得到了迅猛的发展。

在实际的应用当中，实现紫外连续激光输出的方法一般是利用晶体材料的非线性效应实现变频的方法来产生。

产生全固态紫外激光的方法一般有两种：一是直接对全固体激光器进行3倍频或4倍频来得到紫外激光；另一种方法是先利用倍频技术得到二次谐波，然后再利用和频技术得到紫外激光。

相较于前一种方法，后者利用的是二次非线性极化率，其转换效率要高很多。

最常见的是通过三倍频和四倍频技术产生355nm和266nm的紫外激光。

下文将简单介绍紫外激光产生的非线性原理。

2、非线性频率转换原理2.1 介质的非线性极化激光作用在非线性介质上会引起介质的非线性极化，这是激光频率变换的非线性基础。

在单色的电磁波作用下，介质的内部原子，离子等不会发生本征能级的跃迁，但是这些离子的电荷分布以及运动状态都会发生一些变化，引起光感应的电偶极矩，这个电偶极矩作为新的辐射源辐射电磁波。

大功率全固态355nm紫外激光器研究

大功率全固态355nm紫外激光器研究一、本文概述随着科学技术的飞速发展，紫外激光器在科研、工业、医疗等领域的应用日益广泛，其中355nm波长的紫外激光器因其独特的物理特性在诸多领域表现出显著的优势。

特别是在高精度材料加工、生物医学研究、光电子器件制造等领域，大功率全固态355nm紫外激光器的需求日益迫切。

因此，开展大功率全固态355nm紫外激光器的研究，不仅具有重要的理论意义，也具有巨大的实际应用价值。

本文旨在深入研究大功率全固态355nm紫外激光器的设计、制造、性能测试等关键技术，并探讨其在实际应用中的可能性和挑战。

我们将首先回顾紫外激光器的发展历程，分析当前国内外在该领域的研究现状，并指出存在的问题和面临的挑战。

然后，我们将详细介绍大功率全固态355nm紫外激光器的设计原理和制造工艺，包括激光介质的选择、谐振腔的设计、泵浦方式的选择、热管理策略等关键技术。

在此基础上，我们将通过实验验证和优化激光器的性能，包括输出功率、光束质量、稳定性等关键指标。

我们将探讨大功率全固态355nm紫外激光器在各个领域的应用前景，以及未来研究方向和可能的技术突破。

本文的研究结果将为大功率全固态355nm紫外激光器的设计、制造和应用提供重要的理论支撑和实践指导，有望推动紫外激光器技术的发展和应用领域的拓展。

二、全固态355nm紫外激光器的基本原理与结构全固态355nm紫外激光器是一种基于固体增益介质和非线性光学晶体的高功率激光源。

其基本原理和结构涉及多个关键组成部分，包括泵浦源、增益介质、非线性光学晶体和谐振腔等。

泵浦源是全固态紫外激光器的能量来源，通常采用高功率的半导体激光器或光纤激光器。

泵浦光通过特定的光学系统被引入增益介质，以激发介质中的粒子跃迁至高能级，为后续的激光产生提供能量。

增益介质是激光器的核心部分，通常采用掺有稀土离子的晶体或玻璃材料。

在泵浦光的激发下，增益介质中的稀土离子发生受激辐射，产生与泵浦光波长不同的激光。

LD泵浦全固态紫外激光器

LD泵浦全固态紫外激光器张昕;杨军;吴国锋;鞠涛;李沼云【摘要】研究总结了激光二极管泵浦全固态紫外激光器的最新进展,为紫外激光器的研究提供了参考依据.主要从工作物质,非线性频率变换晶体和腔型结构等三个方面对激光二极管泵浦全固态紫外激光产生的关键技术进行了讨论,并简述其发展历史、现状及未来发展方向.%This paper realized the latest development of all-solid-state ultraviolet laser and provide guidance for the research. That discussed the key technology of LD-pumped all-solid-state ultraviolet laser, such as material crystals, nonlinear frequency-doubling crystal and configurations of resonator. And outlines the historyof it's development, current situation, and future development direction.【期刊名称】《光通信技术》【年(卷),期】2011(000)007【总页数】4页(P7-10)【关键词】激光二极管泵浦;全固态紫外激光器;倍频;增益介质【作者】张昕;杨军;吴国锋;鞠涛;李沼云【作者单位】中国电子科技集团公司,第三十四研究所,广西,桂林,541004;中国电子科技集团公司,第三十四研究所,广西,桂林,541004;中国电子科技集团公司,第三十四研究所,广西,桂林,541004;中国电子科技集团公司,第三十四研究所,广西,桂林,541004;中国电子科技集团公司,第三十四研究所,广西,桂林,541004【正文语种】中文【中图分类】TN248.40 引言1960年第一台全固态激光器诞生不久，由激光二极管泵浦的全固态激光器便在林肯实验室问世了。

Cr4+_YAG被动调Q4倍频全固态紫外激光器的研究

’
$;*+".6+：:OCCLQMJS !#CZLRGHM5 /0( * + 123 [ 45+ 123 OJJ#CIJL5#CRORM L7K0O0M5 JOCM0， WU6WM5 \S O 5LI5M JOCM0， ZOC 5MCLT7M5? 9HM7 ZLRH O JM7C IK !""66 KIGOJ JM7TRH KIGUCL7T RHM !"&(76 V] JOCM0 RI O )66 89: CMGI75#HO06I7LG TM7M0ORLI7 G0SCROJ， O T0MM7 JOCM0 WUJCM ZOC I\ROL7M5 ZLRH OQM0OTM IURWUR WIZM0 IK ’)6;? 2R JOCR， ZLRH O JM7C IK $"66 KIGOJ JM7TRH KIGUCL7T RHM ,$’76 T0MM7 O7 UJR0OQLIJMR JOCM0 WUJCM OR ’&&76 ZOC I\ROL7M5 ZLRH WMO@ WIZM0 JOCM0 RI O (66 JM7TRH IK <<= KIU0RH#HO06I7LG TM7M0ORLI7 G0SCROJ， IK > ? $;， OQM0OTM IURWUR WIZM0 IK ! ? !6;， 0MWMRLRLI7 0ORM IK !’ ? ,@AB， WUJCM 5U0ORLI7 IK !’7C? ]ORLI IK T0MM7#UJR0OQLIJMR WIZM0 GI7QM0CLI7 LC $ ? %D ， O75 RHOR IK L7K0O0M5#UJR0OQLIJMR WIZM0 GI7QM0CLI7 LC " ? >D ? <)3 5/"8*： UJR0OQLIJMR JOCM0； KIU0RH HO06I7LG TM7M0ORLI7； OJJ#CIJL5#CRORM JOCM0； /0( * + 123

全固态激光器器件的设计及性能研究

全固态激光器器件的设计及性能研究激光技术是近年来高速发展的一种先进制造技术，广泛应用于制造、医疗等领域。

而全固态激光器则被广泛应用于军事领域、科研领域等高端领域。

本文将介绍全固态激光器器件的设计及性能研究。

一、全固态激光器器件的组成全固态激光器器件由激光介质、泵浦源、谐振腔等主要器件组成。

在激光介质中，常见的有Nd:YAG（钕掺杂YAG）、Nd:YVO4（钕掺杂YVO4）、Nd:glass （钕掺杂玻璃）等。

而泵浦源则是将电能或光能转化为激光能的过程。

泵浦源包括闪光灯、半导体激光器等。

在谐振腔中，激光获得了光增益，并形成一种特定的频谱和空间分布模式，产生一束高强度的激光。

二、全固态激光器器件的设计在全固态激光器器件的设计中，关键是激光介质的选择、泵浦源的选择和谐振腔的设计。

激光介质的选择直接影响到整个系统的性能。

常见的激光介质中，Nd:YAG被广泛应用，因为具有较高的激发截面和长寿命。

而泵浦源的选择则要考虑泵浦效率、功率密度等因素。

目前，高功率密度、高效泵浦率的半导体激光器被广泛应用于全固态激光器中。

而谐振腔的设计则要考虑谐振腔的长度、反射镜的反射率等因素。

通过谐振腔的设计，可以控制激光的聚焦点、频谱和功率等参数。

三、全固态激光器器件的性能研究全固态激光器器件的性能研究一般通过激光输出功率、光束质量因数、波长、频率稳定性、时间稳定性等指标来评价。

其中，激光输出功率是评价全固态激光器器件性能的关键指标之一。

光束质量因数描述了激光的光束质量和聚焦能力，通常用M2参数表示。

波长的稳定性也是评价全固态激光器器件性能的关键指标之一，因为它对于激光的应用具有重要意义。

频率稳定性和时间稳定性也是评价全固态激光器器件性能的主要指标之一，它们对于激光的应用和实验的稳定性具有重要影响。

四、全固态激光器器件的应用前景全固态激光器器件具有输出功率大、波长可调、相对稳定等特点，其应用前景广阔。

主要应用于军事领域中，如测距、导引、激光制导等领域。

固体紫外激光器原理

固体紫外激光器原理一、概述固体紫外激光器是利用固体材料产生紫外激光的一种激光器。

其原理是通过激发固体材料中的活性离子或分子，使其跃迁到高能级，然后在受激辐射的作用下发射出紫外激光。

固体紫外激光器具有紫外光束质量好、光束稳定性高、脉冲宽度短等特点，广泛应用于光谱分析、材料加工、生物医学等领域。

二、固体材料选择固体紫外激光器的关键是选择适合的固体材料。

通常选择具有高能级跃迁能级的材料，如三氧化二铼、氟化氢钠、溴化锌等。

这些材料的能级跃迁能量与所需的紫外光能量匹配较好，能够有效地产生紫外激光。

三、能级跃迁过程固体紫外激光器的工作原理是通过能级跃迁过程来实现。

在固体材料中，活性离子或分子处于基态能级时，通过外界激发能量，使其跃迁到激发态能级。

然后，在受激辐射的作用下，激发态能级的活性离子或分子会发射出紫外激光，返回到基态能级。

这一过程是通过固体材料中的能级结构和激发源的作用来实现的。

四、激发源固体紫外激光器的激发源通常采用脉冲激光器。

脉冲激光器可以提供足够的能量，将固体材料中的活性离子或分子激发到激发态能级，从而产生紫外激光。

常用的脉冲激光器有Nd:YAG激光器、二极管激光器等。

这些激光器具有高能量、高功率、短脉冲宽度等优点，适合用于固体紫外激光器的激发源。

五、激光输出固体紫外激光器的激光输出通常是通过光学谐振腔来实现的。

光学谐振腔由输出镜和反射镜构成，能够将激发态能级发射的紫外激光进行反射和放大，形成激光输出。

输出镜通常具有高反射率，反射镜具有一定的透射率。

输出镜的反射率和反射镜的透射率可以根据需要进行调节，以控制激光的输出功率和波长。

六、应用领域固体紫外激光器具有紫外光束质量好、光束稳定性高、脉冲宽度短等特点，被广泛应用于光谱分析、材料加工、生物医学等领域。

在光谱分析中，固体紫外激光器可以用于荧光光谱、紫外吸收光谱等的检测。

在材料加工中，固体紫外激光器可以用于微细加工、激光打标等。

在生物医学中，固体紫外激光器可以用于细胞检测、组织成像等。

固体紫外激光器原理

固体紫外激光器原理引言：固体紫外激光器是一种基于固体材料的紫外激光器，具有较短的波长和高能量密度，被广泛应用于生物医学、材料加工、光谱分析等领域。

本文将介绍固体紫外激光器的工作原理及其相关技术。

一、固体紫外激光器的基本原理固体紫外激光器采用固体材料作为激光介质，其工作原理基于激光的受激辐射效应。

当固体介质受到外界能量激发时，处于基态的固体分子将吸收能量，其中的电子被激发到激发态。

然后，这些激发态的电子通过非辐射跃迁或受激辐射跃迁回到基态，释放出辐射能量。

这种辐射能量就是激光光子。

二、固体紫外激光器的结构和组成固体紫外激光器一般由激光介质、泵浦源、谐振腔和输出耦合器等部分组成。

1. 激光介质固体紫外激光器的激光介质通常采用具有较高激发态寿命和宽放大带宽的固体材料，如Nd:YAG、Nd:YVO4等。

这些固体材料具有优异的光学性能和较高的热导率，能够实现高效能量转换和热量散射。

2. 泵浦源固体紫外激光器的泵浦源一般采用强泵浦光源，如激光二极管、氙灯等。

这些泵浦光源能够提供足够的能量，将固体介质激发到激发态。

3. 谐振腔谐振腔是固体紫外激光器中的一个重要组成部分，用于增强激光的放大和反射。

谐振腔通常由两个反射镜构成，其中一个镜子具有较高的反射率，另一个镜子具有较低的反射率。

4. 输出耦合器输出耦合器用于从谐振腔中耦合出激光输出。

输出耦合器通常由一个半透明镜组成，能够将一部分光线透过，而反射一部分光线。

三、固体紫外激光器的工作过程固体紫外激光器的工作过程通常包括泵浦、激光放大和激光输出三个阶段。

1. 泵浦泵浦阶段是通过外界能量激发固体介质的过程。

泵浦光源产生的泵浦光通过输入端进入激光介质，将固体介质中的电子激发到激发态。

2. 激光放大激光放大阶段是指激发态的电子通过受激辐射跃迁或非辐射跃迁回到基态的过程。

在这个过程中，激发态的电子释放出辐射能量，并引起固体介质中的其他电子跃迁，形成激光放大。

3. 激光输出激光输出阶段是指经过谐振腔增强和输出耦合器耦合后，激光从激光器中输出的过程。

光发射电子显微镜能量分辨用全固态深紫外皮秒激光研究

光发射电子显微镜能量分辨用全固态深紫外皮秒激光研究光发射电子显微镜（PEEM）是一种基于光电效应的表征技术，能够提供关于样品的表面结构和电子能级的详细信息。

其中，能量分辨成像是PEEM的一项重要功能，能够通过调节入射光束的能量来获取不同能级电子的信息。

近年来，全固态深紫外（Deep Ultraviolet, DU) 皮秒激光作为一种新型光源，被广泛应用于能量分辨PEEM研究中，其具有较窄的光能带宽和良好的时间分辨率，使得其成为研究材料表面物理性质的有效工具。

DU皮秒激光通过使用高能量和短脉冲的激光器，以纳秒级别的脉冲周期激发材料，从而激发材料表面的电子。

在光电效应的作用下，材料表面的电子会发生光发射的现象，这些发射出的电子会被聚焦到PEEM中进行成像。

DU皮秒激光在能量分辨PEEM中的应用，主要通过两个方面来实现。

首先，DU皮秒激光的能量带宽较窄，使得其可以选择特定能级上的电子进行成像，从而提供了更加精细的表面结构信息。

其次，DU皮秒激光具有良好的时间分辨率，可以捕捉到材料表面的光发射电子的快速变化，有助于研究电子态的动力学过程。

在DU皮秒激光能量分辨PEEM的研究中，研究人员通常会选择材料表面的特定能级，对其进行成像分析。

通过调节DU 皮秒激光的能量，可以实现对不同能级电子的选择成像。

当激光能量与特定能级处的电子能量相匹配时，这些电子会被激发并发射出来，从而可以在PEEM中观察到。

另外，DU皮秒激光在时间分辨能量分辨PEEM中的应用也非常重要。

通过短脉冲的激光器，可以捕捉到材料表面电子态的快速变化过程。

这种高时间分辨率可以帮助研究人员观察到电子在表面的反射、散射和吸收过程，深入研究材料的物理性质。

总之，全固态深紫外皮秒激光在能量分辨PEEM研究中具有重要的应用价值。

其窄能量带宽和良好的时间分辨率为研究材料表面结构和电子能级的性质提供了强有力的工具。

随着DU皮秒激光技术的不断发展和突破，相信在研究材料的微观特性和表面态的动力学过程等方面，DU皮秒激光应用于能量分辨PEEM的研究中将有更加广阔的前景综上所述，全固态深紫外皮秒激光在能量分辨PEEM研究中展示了其重要的应用价值。