[实用新型]高功率纳秒腔外五倍频激光器

说明书

本实用新型公开了一种高功率纳秒腔外五倍频激光器。首先，两个高功率泵浦光经过泵浦耦合系统后汇聚到激光晶体中，激光晶体通过多个透镜来补偿其热透镜效应，使其能够在高功率泵浦光的作用下产生高功率纳秒激光。其次，在激光腔体内放置和频晶体一，和频晶体二，利用腔内高峰值功率特性来产生高功率二三倍频光的输出。然后，输出的高功率二三倍频光在激光腔体外部进行偏振态和光斑尺寸的调整。最终合束后的光通过五倍频晶体产生高功率的纳秒五倍频激光。

技术领域

本实用新型涉及到激光领域，尤其涉及到固体纳秒高次倍频领域的设计。

背景技术

210nm波段的深紫外光源在半导体光刻，高密度存储，高精度光谱分析等诸多领域有重要的应用。早期的深紫外激光器主要采用ArF准分子气体激光器，但是此激光器存在造价高，重频低，线宽宽，光束质量差等缺点。而固体纳秒五倍频213nm紫外激光器可以很好解决准分子激光器的问题，具有成本低，重频高，线宽窄，光束质量优异等特点。所以一种结构简单，稳定性高的纳秒级别的五倍频深紫外激光器的研发，必将对半导体加工行业具有极大的推进作用。

发明内容

相对于皮秒紫外、飞秒紫外等复杂装置，本实用新型设计一款结构简单，可靠性高的高功率纳秒腔外五倍频激光器。

本实用新型从原理上主要为两部分组成，第一部分为高功率纳秒二三倍频产生系统，第二部分为五倍频和频系统。

所述的高功率纳秒腔外五倍频激光器，其特征在于包括高功率纳秒二三倍频产生系统，所述高功率纳秒二三倍频产生系统为高功率双端泵泵浦系统，由全反镜(11)，Q开光(12)，第一透镜(131)，激光晶体(14)，第二透镜(132)，第一二向色镜(15)，和频晶体一(16)，和频晶体二(17)，多波长反射镜(18)，高功率泵浦源组成。

其中，两个高功率泵浦源分别通过第一泵浦耦合系统(191)，第二泵浦耦合系统(192)汇聚在激光晶体(14)内。泵浦系统采用878nm或者888nm的泵浦光，用于减少激光晶体的量子亏损，能够产生更高的泵浦功率。相应的激光晶体(14)为掺杂钕粒子晶体，激光晶体长度约为50mm，用于泵浦光的完全吸收，相应晶体浓度根据设计要求进行调整。

其中，在高功率纳秒二三倍频产生系统中，第一透镜(131)和第二透镜(132)可以为平凸或相应曲率透镜，根据需求调节镜片曲率和镀膜要求，主要目的为了补偿晶体热焦距和折叠、压缩光路。

其中，在高功率纳秒二三倍频产生系统中，和频晶体一(16)，和频晶体二(17)为三倍频晶体和二倍频晶体，和频晶体二(17)使用LBO晶体进行I类相位匹配进行倍频；和频晶体一(16)使用LBO晶体进行II类相位匹配进行和频，二三倍频晶体选择不仅仅限于LBO晶体，具有相同功能的晶体都在本实用新型包含范围内。所有晶体放置于使用TEC 精确控温的装置中，用于对出光功率的精确控制。

其中，在高功率纳秒二三倍频产生系统中，第一二向色镜(15)为低通滤光片，用于让基频光在腔内振荡，而让高次和频光通过第一二向色镜(15)出射，便于后续和频。多波长反射镜(18)为多点高反镜，用于反射基频光和二倍频光。

其中，第一二向色镜(15)和多波长反射镜(18)以为平凹透镜和平平镜片，其两者相互配合用来改变汇聚到和频晶体上面的光斑大小，适当控制汇聚到晶体上的光斑，可以增加和频效率。

所述的高功率纳秒腔外五倍频激光器，其特征在于包含五倍频和频系统，所述五倍频和频系统由第二二向色镜(21)，二倍频光路系统，三倍频光路系统，第三二向色镜(24)，五倍频晶体(25)，分束装置(26)，挡光装置(27)组成。

其中，二倍频光路系统和三倍频光路系统的特征在于，两路光路的传播距离要相等，同时，二三倍频光的焦点也满足重合关系。