大功率、短波長、窄線寬深紫外全固態雷射器研究

《大功率、短波長、窄線寬深紫外全固態雷射器研究》是依託中國科學院理化技術研究所，由楊峰擔任項目負責人的重點項目。

基本介紹

• 中文名：大功率、短波長、窄線寬深紫外全固態雷射器研究
• 項目類別：重點項目
• 項目負責人：楊峰
• 依託單位：中國科學院理化技術研究所

項目摘要

全固態雷射器（DPL）具有體積小、壽命長、效率高和光束質量好等優點，屬雷射技術的重大發展方向。深紫外（DUV）波段（指短於200nm的波段）DPL研究屬國際前沿性課題。我國在該領域處於領先優勢，發明了目前唯一可通過直接倍頻有效產生深紫外雷射的方法- - 稜鏡耦合技術（PCT），擁有從晶體生長到雷射技術的全部智慧財產權。本項目針對DUV－DPL套用向高功率、窄線寬、短波長發展的需求，研究、設計、製備高性能滿足需求的KBBF-PCT器件，結合非線性頻率變換技術，進行大功率（＞100 mW）177.3 nm、窄線寬177.3nm、更短波長（～167 nm）深紫外雷射有效輸出探索等研究。.本項目的開展有利於保持我國在深紫外全固態雷射研究方面的領先優勢，開拓新的深紫外雷射套用領域，有助於我國在物理、化學、材料、信息、生命、資環等領域創建新的研究方向和科技前沿。

結題摘要

針對DUV-DPL向高功率(＞100mW)，窄線寬及短波長(＜170nm)方向發展的迫切套用需求,本項目通過突破高光學質量、低吸收KBBF晶體生長與高損傷，短波長KBBF-PCT器件製備及系列新型高性能基頻雷射源與相應高效多級變頻技術，取得了重要研究成果：1、KBBF晶體生長及器件研製方面，通過生長最佳化創新，實現了大透明區(50×50mm),大厚度(＞3mm)晶體毛坯，並首次研究了晶體非本徵紫外吸收特性；提出了創新的深度光膠技術，分別研製出高損傷深度光膠及新型短波長KBBF-PCT器件；2、窄線寬DUV-DPL方面，基於環形行波腔、標準具限頻及LBO晶體變頻獲得了窄線寬355nm雷射輸出，利用此基頻源，首次實現了12.7mW、～0.9pm、177.3nm深紫外雷射輸出；3、大功率DUV-DPL方面，基於窄線寬種子注入Nd:YAG放大器及LBO晶體變頻，獲得了高功率、窄線寬355nm雷射輸出，利用此基頻源，首次實現了146.5mW、～1pm、177.3nm深紫外雷射輸出，倍頻效率達2.8%，相關結果被國際著名期刊Nature Photonics作為研究亮點特別推介；進一步利用高功率皮秒355nm基頻源，基於深度光膠KBBF-PCT器件，實現了200mW級177.3nm雷射國際最高輸出；4、短波長DUV-DPL方面，研製了新型高峰值功率330nm基頻源，基於短波長KBBF-PCT器件，首次實現了2.14mW的165nm深紫外雷射輸出；研製了新型ps、MHz、335nm基頻源，首次實現了65µW的167.7nm深紫外雷射輸出，並成功研製工程樣機，配套於國際首創大動量深紫外雷射光電子能譜儀。 本項目的開展將DUV-DPL推向了一個新的台階，保持了我國在該領域的持續創新與領先，直接推動了新型深紫外先進科研儀器開發，有助於我國物理、化學、材料、信息、生命、資環等領域創建新的科技前沿。