氟硼铍酸钾晶体及深紫外全固态激光

深紫外(DUV)全固态相干光源(λ<200 nm)在前沿科学、高技术等领域有着重要应用。将商业化的高功率可见/近红外全固态激光通过非线性光学晶体进行多级变频是实现该光源的有效途径。从双折射和色散两个方面阐述了满足深紫外非线性光学晶体的基本条件,介绍了深紫外非线性光学晶体的探索和实用化所需克服的技术困难;重点以氟硼铍酸钾(KBBF)和氟硼铍酸铷(RBBF)晶体为代表,介绍其发现过程、晶体生长技术、棱镜耦合器件技术、光学性质以及深紫外波段倍频能力;还详细介绍了相关的深紫外全固态激光的研究进展,以及该光源在先进科学仪器上的应用,尤其是在超高分辨率光电子能谱仪方面的应用和取得的重要成果。最后展望了深紫外非线性光学晶体及深紫外全固态激光技术的发展方向。

深紫外倍频用KBBF晶体光栅耦合器设计

分析了氟硼铍酸钾(KBe2BO3F2,KBBF)晶体的倍频特性,结合基波光光栅耦合和KBBF晶体内全反射特性设计了新型KBBF晶体光栅耦合器。介绍了KBBF晶体光栅耦合器设计原理。在KBBF晶体表面制作光栅结构,使其衍射级次满足匹配角进而产生倍频光;结合在KBBF晶体内的全反射传输,增大光程,获得高的倍频转化效率。通过计算晶体匹配角、走离角、倍频系数等参数,获得合适的光栅匹配类型。优化设计匹配光栅参数,获得了槽型参数及较高的衍射效率;基于光栅衍射效率与倍频转化率的关系获得了KBBF晶体光栅耦合器的倍频转化率计算公式,并给出它们的适用范围。最后,基于5.2mm×5.2mm×1mm KBBF晶体研制了晶体光栅耦合器,该光栅耦合器能够实现深紫外波段倍频光的输出,总倍频转化效率达到了16.86%