Experimentell studie på djup ultraviolett 222 nm all-solid-laser
Tidigare kapitel föreslog ett tekniskt schema för att erhålla en djup ultraviolett 222 nm hel-solid-laser och utförde detaljerad analys och diskussion av de interna parametrarna. Detta kapitel konstruerar experiment baserat på ovanstående tekniska schema. Först utförs optimeringsexperiment av en 457 nm kontinuerlig våglaser-. Under villkoret att erhålla högre effekt och bättre strålkvalitet vid 457 nm, bestäms pumpfläckstorleken och resonatorarmlängderna. Sedan utförs akusto-optiska Q-omkopplade 457 nm pulsade laserexperiment för att erhålla moduleringsfrekvensen som ger den högsta toppeffekten av den 457 nm pulsade utsignalen. Slutligen, genom att välja en lämplig brännvidd för 457 nm fokuseringslinsen, lämplig BBO-kristalllängd och dess placeringsposition, eftersträvas en hög-effektiv och kompakt 222 nm laser.
5.1 Experimentellt schema för 222 nm all-solid-laser
5.1.1 Experimentell installation av lasersystemet
Den experimentella uppställningen av den 222 nm djupa ultravioletta lasern visas i figur 5.1. Den använder en V--formad vikt resonator med intrakavitets andra-övertonsgenerering (SHG) och extrakavitets fjärde-övertonsgenerering (FHG). Pumpkällan är en fiber-kopplad laserdioduppsättning med en maximal uteffekt på 110 W. Genom temperaturjustering justeras den centrala våglängden för pumpljuset med den centrala absorptionsvåglängden för Nd:YVO₄. Efter att ha passerat genom ett kollimations- och fokuseringssystem fokuseras pumpljuset till en punkt med en radie på 200 μm och injiceras i Nd:YVO₄-kristallen. Kopplingssystemet består av två plano-konvexa linser med en krökningsradie R=10 mm och en 45 graders polarisator.
Nd:YVO4-kristallen har en Nd3+-dopningskoncentration av 0,1 at.%, med dimensionerna 4 mm x 4 mm x 5 mm. Den vänstra ändytan är belagd med anti-reflektionsbeläggning vid 808 nm och 1064 nm, och hög-reflektionsbeläggning vid 914 nm. Den högra ändytan är belagd med anti-reflektionsbeläggningar vid 914 nm, 1064 nm och 1342 nm. Laserkristallen är inlindad med indiumfolie på sidoytorna och monterad på en kopparkylfläns kyld av en cirkulerande vattenkylare. För att säkerställa tillräcklig värmeavledning måste alla fyra sidoytorna på kristallen vara i full termisk kontakt med kylvattenflödet.
En plan-konkav spegel M med en krökningsradie på 50 mm fungerar som utgångskoppling. Dess konkava yta är belagd med hög-reflektion vid 914 nm och anti-reflektion vid 457 nm, 1064 nm och 1342 nm; den plana ytan är belagd med anti-reflektionsbeläggningar vid 457 nm, 914 nm, 1064 nm och 1342 nm. En platt spegel M₂ med en krökningsradie på 200 mm fungerar som den vikbara spegeln, belagd med hög-reflektion vid 457 nm och 914 nm. Den vänstra ändytan av Nd:YVO4-kristallen (M₁), spegeln M och spegeln M₂ bildar en V--formad resonator med en inkluderad vinkel ≈ 10 grader.
En akusto-optisk Q-omkopplare är införd i den långa armen L₁ som bildas av M₁ och M. En LBO-kristall för andra-övertonsgenerering placeras i den korta armen som bildas av M och M₂, placerad ungefär 1 mm från den vikbara spegeln M₂. LBO-kristallen har dimensionerna 4 mm × 4 mm × 15 mm, med båda ändytorna belagda med anti-reflektionsbeläggningar vid 457 nm, 914 nm och 1064 nm.
Den fundamentala våglängden som oscillerar i resonatorn är 914 nm. Efter frekvensdubblering i LBO-kristallen oscillerar 457 nm ljus i den korta armen och matas ut genom den plano-konkava spegeln M. M₃ är en fokuseringslins för 457 nm, belagd med anti-reflektionsbeläggning vid 457 nm. En BBO-kristall för fjärde-övertonsgenerationen placeras nära fokus, med båda ändytorna belagda med anti{10}}reflektionsbeläggningar vid 457 nm och 222 nm. Den 222 nm ultravioletta lasern genereras genom frekvensdubblering i BBO-kristallen och separeras från det återstående 457 nm ljuset av ett dikroiskt prisma M4.
Figur 5.1Experimentell uppställning av 222 nm djup ultraviolett laser 1-Optiskt kopplingssystem; 2-Kylflänsmodul i koppar med omslagen Nd:YVO₄-kristall; 3-akusto-optisk Q-switch; 4-utgångsspegel M; 5-LBO kristallmodul; 6-fällbar spegel M2; 7-457 nm fokuseringslins M3; 8-BBO kristall; 9-Dichroic separationsprisma.
5.1.2 Laserparametermätningsmetoder
Laser våglängdDen utgående våglängden mäts med en Ocean HR4000CG-UV-NIR-spektrometer, som täcker våglängdsområdet 200–1100 nm med en upplösning på 0,75 nm (FWHM). Den fysiska enheten visas i figur 5.2. Under mätningen reflekteras eller dämpas laserstrålen av filter med neutral densitet innan den går in i spektrometersonden, och våglängden avläses från displayen.
Figur 5.2Fotografi av havet HR4000CG-UV-NIR-spektrometer
Laserupprepningsfrekvens(Oförändrad, samma som original)
Laserpulsbredd(Oförändrad, samma som original)
Laser Peak Power(Oförändrad, samma som original; effektmätare förblir tillämpliga för 222 nm mätning med lämplig dämpning)
