深紫外連續激光器(<300nm)廣泛應用於(yu) 拉曼光譜、熒光光譜、光學測試、殺菌滅活及半導體(ti) 材料檢測等領域。
傳(chuan) 統這種類型激光器一般使用1um左右的基頻光,通過四倍頻得到。或者氣體(ti) 激光器的二倍頻得到。轉換效率低下,結構複雜,體(ti) 積臃腫,晶體(ti) 溫控精度要求高,多需要配有體(ti) 積較大的風冷或水冷係統,增加了功耗,不便於(yu) 維護,難以集成在便攜和手持設備中使用。
最近有公司開發一種商業(ye) 化的基於(yu) blue diode的小型固體(ti) 激光器。它由一個(ge) 444nm的Blue diode+摻鐠激光晶體(ti) +二倍頻晶體(ti) +耦合腔鏡構成,輸出>10mW。
激光振蕩器結構決(jue) 定了較好的光斑模式。
X方向M2<6.5;Y方向M2<1.1.(推測和Blue diode快慢軸光束質量造成)
444nm 泵浦光,使用鐠晶體(ti) 出522nm基頻光輸出,決(jue) 定了較低的量子虧(kui) 損和較好的波長穩定性及較窄的線寬。
輸出波長溫度穩定性:
522nm基頻光輸出譜線:(FWHM 0.42nm)
522nm基頻光的模式和線寬決(jue) 定了倍頻效率及輸出波長線寬:100pm
激光器設計難點:
1. 鐠激光晶體(ti) 的吸收峰在444nm,吸收帶寬1nm左右,要求在工作電流下泵浦光波長必須穩定在444nm。
半導體(ti) 激光器芯片波長的控製具有一定的分布,比如808nm的LD基本上在808+/-3nm範圍,溫漂係數0.3nm/°C。可以通過熱沉溫度+/-10°C範圍內(nei) 調整到想要的波長位置。Blue diode 溫漂係數0.09nm/°C,如果波長和808波長分布範圍一致,則需要+/-30°C的溫度調節範圍,通過溫控調節波長的可能性幾乎為(wei) 0。
一種可行的辦法是人工挑選合適波長的的Blue diode。但是此種辦法成本高昂,消耗時間。藍光LD每年數百萬(wan) 支的數量銷售到激光顯示和照明行業(ye) ,幾乎沒有藍光LD廠家情願配合挑選用量極少的泵浦產(chan) 品。另外一種選擇是,使用VBG將波長鎖定在444附近或者類似以前燈泵激光器的方案,在激光晶體(ti) 表麵鍍上444nm的帶通膜。
2. 對於(yu) Nd YAG,Nd YVO4晶體(ti) 而言,端泵會(hui) 導致正的熱透鏡效應,而鐠激光晶體(ti) 產(chan) 生的是負的熱透鏡效應,需要晶體(ti) 表麵或耦合鏡片有一定曲率對熱透鏡效應進行補償(chang) ,以穩定腔體(ti) 。
261nm CW激光器的應用:
1. 殺菌滅活
261nm波長是病原體(ti) 滅活的峰值波長。激光器亮度是深紫外LED或Hg燈的10000倍。高亮度有利於(yu) 設計高效率的用於(yu) 水、空氣或物體(ti) 表麵的殺菌滅活係統結構。
2.半導體(ti) 行業(ye) 檢測
深紫外波長理想的半導體(ti) 材料缺陷檢測和測量光源
3. 熒光光譜
深紫外波長可高效激發蛋白質和生物分子的自然熒光,提取生物信息。高亮度更有利於(yu) 提高探測靈敏度和空間分辨率。
4.紫外拉曼光譜
深紫外、窄線寬、連續波特型理想的拉曼光譜光源。可提高測量精度、信噪比、靈敏度及空間分辨率。
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