CN116435860B - 一种adp深紫外倍频器及深紫外宽波段倍频可调谐激光器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种ADP深紫外倍频器及深紫外宽波段倍频可调谐激光器，该激光器包括基频光源和ADP深紫外倍频器；所述基频光源用于产生可见基频光进入所述ADP深紫外倍频器；所述ADP深紫外倍频器包括温度控制装置和安装于所述温度控制装置内部的ADP倍频晶体；其中，所述ADP倍频晶体的通光方向为非临界相位匹配方向；所述温度控制装置用于调控内部温度；所述ADP倍频晶体对所述可见基频光进行倍频，并且根据不同的内部温度可调谐输出深紫外倍频激光；本发明通过改变温度可以大范围调节所述ADP倍频晶体的非临界相位匹配条件，从而实现不同波长可见基频光的倍频，输出波长可调谐的深紫外激光。
Description
技术领域
本发明涉及激光与非线性光学技术领域，更具体地说是涉及一种ADP深紫外倍频器及深紫外宽波段倍频可调谐激光器。
背景技术
对于从可见到深紫外波段(<300nm)的光学倍频过程，由于倍频波段接近于现有非线性晶体(如BBO晶体)的紫外吸收边，而非线性晶体在吸收边附近具有线性吸收损耗大、多光子吸收效应强、走离角大、群速失配大、材料抗光伤能力差等缺点，使得所制备激光器难以实现高功率、大能量、高光束质量的激光输出，造成了长期稳定性差的缺点。发展宽波段适用的晶体器件是当前紫外波段激光发展的关键，但受限于现有紫外非线性光学晶体种类较少且均存在折射率随波长的变化斜率大等难点，尚无可宽波段倍频适用的晶体器件得以报道。目前最常用的深紫外倍频晶体仅限于BBO晶体等有限种类，且由于光波走离效应、双折射效应显著，输出光斑通常呈长条形或椭圆形，而非正圆，限制了实际应用的转换效率、光束质量等，也为后期深紫外光源在芯片检测、激光加工等高端应用带来不便。
在非线性光学领域，角度相位匹配可以大致分为两类：数量繁多的、沿一般空间方向加工的临界相位匹配，以及数量极少的、沿光学主轴方向加工的非临界相位匹配。非临界相位匹配具有空间容限角大、走离角为0的特殊优势，因此也称为最优相位匹配，以其高应用价值成为首选相位匹配方式。在深紫外倍频领域，可用的非临界相位匹配器件同样非常稀缺，并且工作波长基本不可调，主要原因在于所用材料的折射率温度系数较小，可调谐范围极窄，如BBO、KDP、DKDP等。以532→266nm的倍频为例，当温度从0℃变化到50℃时，BBO的相位匹配角变化仅为0.1°，KDP、DKDP的相位匹配角变化也不过1.3°左右。
综上所述，如何提供一种ADP深紫外倍频器及深紫外宽波段倍频可调谐激光器，是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种ADP深紫外倍频器及深紫外宽波段倍频可调谐激光器，通过改变ADP倍频晶体温度，可以大范围调节该晶体器件非临界相位匹配波长，对于波长位于496-568nm的可见激光可以实现高效倍频，输出波长位于248-284nm的深紫外激光。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种深紫外宽波段倍频可调谐激光器，包括基频光源和ADP深紫外倍频器；
所述基频光源用于产生可见基频光进入所述ADP深紫外倍频器；
所述ADP深紫外倍频器包括温度控制装置和安装于所述温度控制装置内部的ADP倍频晶体；其中，所述ADP倍频晶体的通光方向为非临界相位匹配方向；
所述温度控制装置用于调控内部温度；
所述ADP倍频晶体对所述可见基频光进行倍频，并且根据不同的内部温度可调谐输出深紫外倍频激光。
进一步的，所述温度控制装置的温度调节范围为-100-160℃，精度为±0.1℃；其中，-100-160℃指ADP倍频晶体的温度。
进一步的，ADP原生晶体采用水溶液、点籽晶法生长，对ADP原生晶体进行切割，切割方向为非临界相位匹配方向(90°，45°)，得到ADP倍频晶体。不同温度对应不同波长的非临界相位匹配倍频，当ADP倍频晶体温度从-100℃变化到+160℃时，该晶体非临界相位匹配的基频波长从496nm变化到568nm，深紫外倍频输出波长从248nm变化到284nm，可调节范围达到36nm。
进一步的，所述ADP深紫外倍频器的入射基频波长为496-568nm。
进一步的，所述ADP倍频晶体的入射面和出射面均镀有200-600nm宽带增透膜。优选的，使用双IBS离子源镀膜设备，采用渐变折射率膜层技术，提升深紫外倍频晶体器件的抗光伤阈值，实现高功率、高效率变频输出。所述控温盒包含ADP倍频晶体的入射窗口和出射窗口，由紫外高透的石英制成，石英窗口的所有通光面均镀有200-600nm宽带增透膜。
进一步的，所述基频光源包括泵浦源和激光介质；所述激光介质为可见光激光晶体或自倍频晶体或近红外激光晶体结合倍频晶体；所述泵浦源发送泵浦光，照射至所述激光介质，生成可见光作为所述ADP深紫外倍频器的入射基频光。
进一步的，所述ADP深紫外倍频器的入射基频光为可见波段连续激光或可见波段脉冲激光。
进一步的，所述可见波段脉冲激光入射至所述ADP深紫外倍频器，产生高效深紫外倍频输出。具体的，所述基频光源为可见光脉冲激光器；所述可见光脉冲激光器和所述ADP深紫外倍频器之间设置有聚焦装置，并且在所述ADP深紫外倍频器的输出端对应设置光束整形装置，用于输出平行光。
进一步的，所述温度控制装置包括控温盒和调控设备，所述ADP倍频晶体安置在所述控温盒内；所述控温盒与所述调控设备电连接，接收控制信号改变盒内温度；所述控温盒挖设有入射窗口和出射窗口，分别用于入射基频光和输出倍频激光。
一种ADP深紫外倍频器，所述ADP深紫外倍频器包括温度控制装置和安装于所述温度控制装置内部的ADP倍频晶体；其中，所述ADP倍频晶体的通光方向为非临界相位匹配方向；所述温度控制装置用于调控内部温度；所述ADP倍频晶体对所述可见基频光进行倍频，并且根据不同的内部温度可调谐输出深紫外倍频激光。
本发明的有益效果：
本发明公开提供了一种深紫外宽波段倍频可调谐激光器，通过改变晶体温度，可以大范围调节该器件非临界相位匹配波长，从而实现不同可见基频光的倍频，在宽波段内输出波长短于300nm的深紫外激光，克服传统非临界相位匹配深紫外倍频器件波长不可调谐的局限性，从而应用于可调谐激光、超快激光、以及496-568nm波长范围内所有的单波长激光。此外，还带来非线性光学系数大、抗光伤阈值高、光束质量好等优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的一种深紫外宽波段倍频可调谐激光器结构示意图；
图2附图为实施例提供的另一种深紫外宽波段倍频可调谐激光器结构示意图；
图3附图为实施例提供的另一种深紫外宽波段倍频可调谐激光器结构示意图；
图4附图为深紫外非临界倍频晶体ADP的切割方向示意图；
图5附图为不同晶体非临界相位匹配倍频波长随温度变化的关系；
图6(a)附图为BBO晶体的倍频输出效果图；
图6(b)附图为ADP倍频晶体输出效果图；
其中，1为泵浦源，2为泵浦光聚焦整形系统，3为端泵固体激光器的谐振腔入射镜，4为可以输出可见基频光的激光介质，5为控温盒，6为温度调控设备，7为端泵固体激光器的谐振腔输出镜，8为近红外激光晶体，9为输出可见光的近红外光倍频介质，10为脉冲式的可见基频光光源，11为光束聚焦凸透镜，12为光束整形凸透镜，13为滤波片。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明实施例公开了一种波长可调谐的端泵深紫外腔内倍频激光器。结构如附图1所示，包括基频光源和ADP深紫外倍频器；
基频光源用于产生可见基频光进入ADP深紫外倍频器；
ADP深紫外倍频器包括温度控制装置和安装于温度控制装置控温区域内部的ADP倍频晶体；其中，ADP倍频晶体的切割方向为非临界相位匹配方向；温度控制装置用于调控内部温度；ADP倍频晶体对可见基频光进行倍频，并且根据不同的内部温度可调谐输出深紫外倍频激光。可见基频光照射至ADP深紫外倍频器，温度控制装置将ADP倍频晶体的温度调至最佳，满足可见基频光的非临界相位匹配倍频条件，生成深紫外倍频激光并输出。
在一种实施例中，温度控制装置包括控温盒5和温度调控设备6，ADP倍频晶体安置在控温盒5内；控温盒5与温度调控设备6电连接，接收控制信号改变盒内温度；控温盒5挖设有入射窗口和出射窗口，分别用于入射基频光和输出倍频激光。
在一种实施例中，本发明实提供了一种波长可调谐的端泵深紫外腔内倍频激光器，基频光源包括泵浦源1、泵浦光聚焦整形系统2、谐振腔入射镜3、激光介质4和谐振腔出射镜7；泵浦源1发射泵浦光经泵浦光聚焦整形系统2照射至激光介质4，在谐振腔腔镜3、7的协助下产生可见基频光。
具体的，泵浦源1出射976nm的泵浦光。激光介质4为直接输出可见光的激光自倍频晶体Yb:GdCOB或者Yb:YCOB，产生可调谐自倍频激光，经ADP深紫外倍频器变频为可调谐深紫外激光，经谐振腔输出镜7输出腔外。
当可调谐光的波长为1020nm激光的自倍频光时(波长510nm)，经ADP深紫外倍频器变频为255nm的深紫外激光，ADP深紫外倍频器的温度控制在-33℃。当可调谐光的波长为1040nm激光的自倍频光时(波长520nm)，经ADP深紫外倍频器变频为260nm的深紫外激光，ADP深紫外倍频器的温度控制在8℃。当可调谐光的波长为1061nm激光的自倍频光时(波长530.5nm)，经ADP深紫外倍频器变频为265nm的深紫外激光，ADP深紫外倍频器的温度控制在46℃。当可调谐光的波长为1080nm激光的自倍频光时(波长540nm)，经ADP深紫外倍频器变频为270nm的深紫外激光，ADP深紫外倍频器的温度控制在80℃。当可调谐光的波长为1091nm激光的自倍频光时(波长545.5nm)，经ADP深紫外倍频器变频为273nm的深紫外激光，ADP深紫外倍频器的温度控制在99℃。当可调谐光的波长为1120nm激光的自倍频光时(波长560nm)，经ADP深紫外倍频器变频为280nm的深紫外激光，ADP深紫外倍频器的温度控制在139℃。当可调谐光的波长为1130nm激光的自倍频光时(波长565nm)，经ADP深紫外倍频器变频为282.5nm的深紫外激光，ADP深紫外倍频器的温度控制在153℃。当可调谐光的波长为1136nm激光的自倍频光时(波长568nm)，经ADP深紫外倍频器变频为284nm的深紫外激光，ADP深紫外倍频器的温度控制在160℃。谐振腔入射镜3镀有976nm增透膜，1000-1200nm高反膜，240-600nm高反膜。
谐振腔输出镜7镀有1000-1200nm高反膜，500-600nm高反膜，240-300nm增透膜。激光自倍频晶体Yd:GdCOB或者Yb:YCOB两端镀有976nm增透膜，1000-1200nm增透膜，500-600nm增透膜，240-300nm增透膜。
ADP深紫外倍频器入射端、出射端均镀有240-600nm、1000-1200nm增透膜。
在另一实施例中，本发明提供一种波长可调谐的端泵深紫外腔内倍频激光器。结构如附图1所示，包括泵浦源1、泵浦光聚焦整形系统2、谐振腔入射镜3、激光介质4、ADP倍频晶体、控温盒5、温度调控设备6和谐振腔出射镜7。泵浦源1发射泵浦光经泵浦光聚焦整形系统2照射至激光介质4，在谐振腔腔镜3、7的协助下产生可见基频光；可见基频光照射至ADP深紫外倍频器，温度调控设备6将ADP倍频晶体的温度调至最佳，满足可见基频光的非临界相位匹配倍频条件，生成深紫外倍频激光并输出。
具体的，泵浦源1出射808nm的泵浦光。可调谐光的波长为1060nm激光的自倍频光时(波长530nm)，经ADP深紫外倍频器变频为265nm的深紫外激光，ADP深紫外倍频器的温度控制在46℃。当可调谐光的波长为1068nm激光的自倍频光时(波长534nm)，经ADP深紫外倍频器变频为267nm的深紫外激光，ADP深紫外倍频器的温度控制在60℃。当可调谐光的波长为1090nm激光的自倍频光时(波长545nm)，经ADP深紫外倍频器变频为272.5nm的深紫外激光，ADP深紫外倍频晶体器5的温度控制在96℃。谐振腔入射镜3镀有808nm增透膜，1000-1100nm高反膜，240-550nm高反膜。谐振腔输出镜7镀有1000-1100nm高反膜，500-550nm高反膜，240-300nm增透膜。激光自倍频晶体Nd:GdCOB或者Nd:YCOB两端镀有808nm增透膜，1000-1100nm增透膜，500-550nm增透膜，240-300nm增透膜。ADP深紫外倍频器入射端、出射端均镀有240-550nm、1000-1100nm增透膜。
在另一实施例中，泵浦源1出射444nm的泵浦光。激光介质4为直接输出可见光的激光晶体Pr:YLiF4，产生波长为522nm的绿色激光，经ADP深紫外倍频器变频为261nm的深紫外激光，经谐振腔输出镜7输出腔外。ADP深紫外倍频器的温度控制在16℃。谐振腔入射镜3镀有444nm增透膜，500-600nm高反膜，250-300nm高反膜。谐振腔输出镜7镀有500-600nm高反膜，250-300nm增透膜。激光晶体Pr:YLiF4两端镀有444nm增透膜，500-600nm增透膜，250-300nm增透膜。
ADP深紫外倍频器入射端、出射端均镀有250-600nm增透膜。
在另一实施例中，本发明提供一种波长可调谐的端泵深紫外腔内四倍频激光器。结构如附图2所示，包括泵浦源1、泵浦光聚焦整形系统2、谐振腔入射镜3、近红外激光晶体8、倍频晶体9、ADP倍频晶体、控温盒5、温度调控设备6和谐振腔出射镜7。泵浦源1发射泵浦光经泵浦光聚焦整形系统2照射至激光介质4，用于产生近红外激光；近红外激光经倍频晶体9倍频后产生可见激光；可见激光照射至ADP深紫外倍频器，温度调控设备6将ADP晶体的温度调至最佳，满足可见激光的非临界相位匹配倍频条件，生成深紫外四倍频激光并输出(此处四倍频是指激光介质8所发射的近红外激光的四倍频)。
具体的，泵浦源1出射808nm的泵浦光。近红外激光晶体8为近红外激光晶体Nd:YVO4，产生近红外激光，两端镀有808nm增透膜，1000-1100nm、500-550nm、250-300nm增透膜。倍频晶体9为LBO，将近红外激光变频为可见光，两端镀有1000-1100nm、500-550nm、250-300nm增透膜。可调谐光的波长为1064nm时，倍频波长为532nm，经ADP深紫外倍频器变频为266nm的深紫外激光，ADP深紫外倍频器的温度控制在53℃。当可调谐光的波长为1073nm时，倍频波长为536.5nm，经ADP深紫外倍频器件5变频为268nm的深紫外激光，ADP深紫外倍频器的温度控制在66℃。当可调谐光的波长为1085nm时，倍频波长为542.5nm，经ADP深紫外倍频器变频为271nm的深紫外激光，ADP深紫外倍频器的温度控制在86℃。当可调谐光的波长为1087nm时，倍频波长为543.5nm，经ADP深紫外倍频器变频为272nm的深紫外激光，ADP深紫外倍频器的温度控制在92℃。
谐振腔入射镜3镀有808nm增透膜，1000-1100nm、500-550nm、250-300nm高反膜。谐振腔输出镜7镀有1000-1100nm、500-550nm高反膜，250-300nm增透膜。ADP深紫外倍频器两端均镀有1000-1100nm、500-550nm、250-300nm增透膜。
在另一实施例中，本发明提供一种波长可调谐的深紫外腔外倍频激光器。结构如附图3所示，包括基频光源10、聚焦透镜11、ADP倍频晶体、控温盒5、温度调控设备6、整型透镜12和滤波片13。基频光源10发射可见脉冲光经聚焦透镜11照射至ADP深紫外倍频器，温度调控设备6将ADP倍频晶体的温度调至最佳，满足可见脉冲光的非临界相位匹配倍频条件，输出深紫外倍频激光，经整型透镜12变为平行光，再经滤波片13滤除剩余的可见基频光，输出纯净的深紫外激光。
在本实施例中，基频光源10为波长可调谐的可见光脉冲激光器(如OPO或OPA)，当基频光源10的波长在496-568nm范围之内调谐时，通过在-100-160℃的温度范围内调整ADP晶体器件，可以实现波长在248-284nm范围内的深紫外输出。
聚焦透镜11镀有400-600nm增透膜。整型透镜12由紫外高透的石英制成，镀有240-600nm增透膜。ADP深紫外倍频器两端均镀有240-600nm增透膜。滤波片13镀有400-600nm高反膜，以及200-300nm增透膜。
实施例2
本发明实施例公开了一种ADP深紫外倍频器，包括温度控制装置和安装于温度控制装置的控温区域内部的ADP倍频晶体；其中，ADP倍频晶体的切割方向为非临界相位匹配方向；温度控制装置用于调控内部温度；ADP倍频晶体对可见基频光进行倍频，并且根据不同的内部温度可调谐输出深紫外倍频激光。可见基频光照射至ADP深紫外倍频器，温度控制装置将ADP倍频晶体的温度调至最佳，满足可见基频光的非临界相位匹配倍频条件，生成深紫外倍频激光并输出。
其中，ADP倍频晶体由ADP(NH4H2PO4)晶体材料加工而成，在原生的ADP晶体中沿(90°，45°)方向切割，即非临界相位匹配方向，如图4所示。ADP晶体通光长度取0.1-50mm，根据实际需要选取具体长度。两个端面镀200-600nm宽带增透膜，完全覆盖入射基频与出射倍频两个波段。优选的，使用双IBS离子源镀膜设备，采用渐变折射率膜层技术，提升深紫外倍频器件的抗光伤阈值，实现高功率、高效率变频输出。
在一种实施例中，温度控制装置包括控温盒5和温度调控设备6，ADP倍频晶体安置在控温盒内；
控温盒与调控设备电连接，接收控制信号改变盒内温度；
控温盒挖设有入射窗口和出射窗口，分别用于入射基频光和输出倍频激光。
本发明公通过改变晶体温度，可以大范围调节该器件非临界相位匹配波长，从而实现不同可见基频光的倍频，在宽波段内输出波长短于300nm的深紫外激光，克服传统非临界相位匹配深紫外倍频器件波长不可调谐的局限性，从而应用于可调谐激光、超快激光、以及496-568nm波长范围内所有的单波长激光。此外，还带来非线性光学系数大、抗光伤阈值高、光束质量好等优点。
对上述技术效果进行详细说明：
1、波长可以宽波段调谐。目前，对于市场上采用临界相位匹配方式倍频的商用深紫外激光器而言，工作波长基本不可调。所用紫外非线性光学晶体的相位匹配角基本上不受温度影响，因此当基频波长变化时，只能靠调节晶体角度的方法满足新的相位匹配条件，这种机械调整对于占绝大多数的非专业用户来说极为不便，即使实现了自动化控制也依然存在重复定位可靠性差、误差大、难维护等缺点，所以直接放弃了波长调谐这一功能。对于采用非临界相位匹配方式倍频的深紫外激光器而言，也存在工作波长基本不可调的问题。其主要原因在于所用材料的折射率温度系数较小，可调谐范围极窄，如BBO、KDP、DKDP等。以532→266nm的倍频为例，当温度从0℃变化到50℃时，BBO的相位匹配角变化仅为0.1°，KDP、DKDP的相位匹配角变化也不过1.3°左右，而ADP晶体的相位匹配角变化达到10°。如附图5所示，当温度从-100℃变化到+160℃时，ADP晶体的非临界相位匹配倍频波长可以从248nm变化到284nm，可调谐范围达到36nm。同样条件下，KDP、DKDP晶体非临界相位匹配倍频波长的调谐范围分别为8nm(255-263nm)、6nm(263-269nm)，而BBO晶体的调谐范围仅为1nm。由此可见，本发明的ADP晶体倍频器具有调谐范围宽的显著优势，适用于多种可见基频光源的深紫外变频。
2、抗光伤阈值高。ADP晶体的抗光伤阈值优于其他紫外非线性光学晶体。对于532nm，1ns的脉冲基频光，ADP晶体的抗光伤阈值达到13GW/cm2，而BBO晶体为7GW/cm2，KDP晶体为9GW/cm2，DKDP晶体的抗光伤阈值低于KDP晶体。高抗光伤阈值使ADP晶体倍频器可以使用更高功率密度的入射基频光，实现更大功率、更高效率、更稳定的输出。
3、有效非线性光学系数大。与沿空间方向切割的临界相位匹配方式相比，本激光器使用非临界相位匹配倍频方式，倍频晶体沿主轴方向切割，因而可以充分利用二阶非线性光学系数din(i＝1,2,3，n＝1,2,3,4,5,6)，使有效非线性光学系数deff达到最大，提升倍频转换效率。在θ＝90°的非临界相位匹配方向，ADP晶体的deff为0.47pm/V，优于KDP晶体的0.39pm/V，DKDP晶体的0.37pm/V，以及BBO晶体的0.16pm/V。
4、容限角大。本激光器采用角度非临界相位匹配倍频方式，具有走离角为0，容限角大的优势，因而便于利用长晶体以及入射光聚焦的工作方式提高输出功率和转换效率。对于526→263nm倍频，ADP晶体非临界倍频器的角度容限带宽达到50.5mrad·cm1/2，是DKDP非临界器件的1.3倍，KDP临界器件的24倍，BBO临界器件的33倍。
5、群速失配小。群速失配是衡量超快激光变频器件的重要指标，通常用逆群速失配来表征，这里V2，V1分别为倍频光和基频光的群速度。本发明提供的ADP非临界倍频器的逆群速失配为300～400fs/mm，大小与KDP、DKDP非临界相位匹配时的逆群速失配相近，同时远小于BBO晶体非临界相位匹配时的逆群速失配(～1300fs/mm)。这就意味着对于相同的超快基频光源，ADP倍频器的准静态长度是BBO的3～4倍，光谱接受带宽是BBO的3～5倍。总之，对于超快激光的紫外变频而言，本发明提供的ADP非临界倍频器的性能远远优于BBO非临界器件，而与KDP、DKDP非临界器件相当，连同上述更优的调谐范围、抗光伤、非线性、容限角等性质，整体上比BBO、KDP、DKDP更适合超快领域应用。
6、转换效率高。本发明所提供的ADP非临界倍频器具有抗光伤阈值高、有效非线性光学系数大、走离角为0、容限角大、群速失配小、准静态长度大，光谱接受带宽大等特点，这些特点均有利于倍频转换效率的提高。
7、光束质量好。ADP非临界倍频器所具有的走离角为0，容限角大的特点还带来光束质量好的优点。在腔内倍频过程中，具有一定发散度的基频光要多次通过倍频晶体，光束走离效应会使转换效率下降、输出光的光束质量变差，附图6(b)就是一个典型的例子，BBO晶体在522nm→266nm的倍频过程中，虽然基频光是标准的高斯基横模，但倍频输出却变成长条形光斑，给后继应用带来十分不利的影响。在相同条件下，ADP非临界倍频器不存在光束走离效应，倍频光可以维持较高的光束质量，附图6(a)是该器件在相同测试条件下得到的倍频输出光斑，维持了与基频光相近的高斯基横模。
8、成本低、易生长、易加工，利用率高，使用便利。与BBO、KDP、DKDP深紫外非线性光学晶体相比，ADP晶体的生产成本更低，生长更容易，速度更快，周期更短，光学质量更好。倍频器的主轴切割方式使原生晶体的利用率更高，更容易加工、装配和校准。
总之，本发明所提供非临界倍频器的综合性能远远优于以往的深紫外临界、非临界倍频器件，并且在深紫外波长调谐、宽波段超快激光变频方面独具特色。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种深紫外宽波段倍频可调谐激光器，其特征在于，包括基频光源和ADP深紫外倍频器；
所述基频光源用于产生可见基频光进入所述ADP深紫外倍频器；
所述ADP深紫外倍频器包括温度控制装置和安装于所述温度控制装置内部的ADP倍频晶体；其中，所述ADP倍频晶体的通光方向为非临界相位匹配方向；
所述温度控制装置用于调控内部温度，调节所述ADP倍频晶体的非临界相位匹配波长；所述温度控制装置的温度调节范围为-100℃到+160℃；
所述ADP倍频晶体对所述可见基频光进行倍频，并且根据不同的内部温度可调谐输出深紫外倍频激光；所述ADP深紫外倍频器的入射基频波长为496-568nm；当所述ADP倍频晶体温度从-100℃变化到+160℃时，所述ADP倍频晶体非临界相位匹配的基频波长从496nm变化到568nm，所述深紫外倍频器输出波长从248nm变化到284nm，可调谐范围36nm。
2.根据权利要求1所述的一种深紫外宽波段倍频可调谐激光器，其特征在于，所述ADP倍频晶体长度0.1-50mm，双端镀200-600nm宽带增透膜。
3.根据权利要求1所述的一种深紫外宽波段倍频可调谐激光器，其特征在于，所述基频光源包括泵浦源和激光介质；
所述激光介质为可见光激光晶体或自倍频晶体或近红外激光晶体结合倍频晶体；
所述泵浦源发送泵浦光，照射至所述激光介质，生成可见光作为所述ADP深紫外倍频器的入射基频光。
4.根据权利要求3所述的一种深紫外宽波段倍频可调谐激光器，其特征在于，所述基频光源还包括谐振腔和聚焦整形系统，所述泵浦源发射泵浦光经聚焦整形系统照射至所述激光介质，在谐振腔内产生可见基频光。
5.根据权利要求1所述的一种深紫外宽波段倍频可调谐激光器，其特征在于，所述可见基频光为可见波段连续激光或可见波段脉冲激光。
6.根据权利要求1所述的一种深紫外宽波段倍频可调谐激光器，其特征在于，所述基频光源为可见光脉冲激光器；
所述可见光脉冲激光器和所述ADP深紫外倍频器之间设置有聚焦装置，并且在所述ADP深紫外倍频器的输出端对应设置光束整形装置，用于输出平行光。
7.根据权利要求1所述的一种深紫外宽波段倍频可调谐激光器，其特征在于，所述温度控制装置包括控温盒和调控设备，所述ADP倍频晶体安置在所述控温盒内；
所述控温盒与所述调控设备电连接，接收控制信号改变盒内温度；
所述控温盒挖设有入射窗口和出射窗口，分别用于入射基频光和输出倍频激光。
8.一种ADP深紫外倍频器，其特征在于，所述ADP深紫外倍频器包括温度控制装置和安装于所述温度控制装置内部的ADP倍频晶体；其中，所述ADP倍频晶体的通光方向为非临界相位匹配方向；所述温度控制装置用于调控内部温度，调节所述ADP倍频晶体的非临界相位匹配波长；所述ADP倍频晶体对可见基频光进行倍频，并且根据不同的内部温度可调谐输出深紫外倍频激光；所述温度控制装置的温度调节范围为-100℃到+160℃；所述ADP深紫外倍频器的入射基频波长为496-568nm；当所述ADP倍频晶体温度从-100℃变化到+160℃时，所述ADP倍频晶体非临界相位匹配的基频波长从496nm变化到568nm，所述深紫外倍频器输出波长从248nm变化到284nm，可调谐范围36nm。
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