【摘 要】
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近年来,紫外皮秒激光在微纳加工、物质检测、生物医学技术等领域的应用逐渐深入。目前,由于缺乏合适的直接产生紫外光的激光光源,基于非线性光学晶体的频率变换成为了输出超短紫外脉冲激光的有效方法。因此,对于紫外波段非线性频率变换过程的研究在科研和生产应用中均具有重要意义。本文对于皮秒紫外355 nm激光输出效率提升进行了理论研究,并在其基础上向波长更短的深紫外方向拓展,搭建了全固态深紫外高重复频率皮秒21
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近年来,紫外皮秒激光在微纳加工、物质检测、生物医学技术等领域的应用逐渐深入。目前,由于缺乏合适的直接产生紫外光的激光光源,基于非线性光学晶体的频率变换成为了输出超短紫外脉冲激光的有效方法。因此,对于紫外波段非线性频率变换过程的研究在科研和生产应用中均具有重要意义。本文对于皮秒紫外355 nm激光输出效率提升进行了理论研究,并在其基础上向波长更短的深紫外方向拓展,搭建了全固态深紫外高重复频率皮秒213 nm激光系统。具体研究内容如下:1.通过三波耦合波方程对非线性和频过程进行理论推导和数值模拟,分析了不同入射激光功率密度配比条件下的最适非线性晶体长度,并在此基础上提出了基于基频光分离放大的紫外355 nm输出功率提升系统。通过将1064 nm基频光分离后放大,再与532 nm倍频光在Li B3O5非线性晶体中进行和频,调整了和频过程的入射激光功率密度配比,在缩短非线性晶体长度的同时提高了355 nm的输出转换效率,模拟结果证明该系统输出效率较传统方案提升40%以上。2.搭建了全固态深紫外高重复频率皮秒213 nm激光系统。通过将532 nm倍频光与355 nm三次谐波在β-Ba B2O4非线性晶体中进行和频,产生了深紫外213 nm五次谐波,并对系统进行了优化,补偿了时间走离,最终得到输出功率1.17W、重复频率1 MHz的皮秒213 nm激光。本文的工作对于紫外高重频激光的产生方案作了重要补充,对于满足较低成本的工业实际应用具有一定的价值。
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