基于157nm深紫外激光的蓝宝石基片微加工

为了探索157nm深紫外激光对蓝宝石材料的微加工技术,采用157nm激光微加工系统,对蓝宝石基片进行了扫描刻蚀和打孔加工,以研究激光工艺参量与刻蚀深度、表面形貌的关系,分析了157nm深紫外激光对蓝宝石材料的作用机理,并利用扫描刻蚀法在蓝宝石基片上加工了一个2维图形。由实验结果可知,157nm深紫外激光作用于蓝宝石材料是一个光化学作用与光热作用并存的加工过程,适合扫描刻蚀的加工参量为能量密度3.2J/cm^2,重复频率10Hz～20Hz,扫描速率0.15mm/min;在能量密度2.5J/cm^2下的刻蚀率为0.039μm/pulse。结果表明,通过对激光重复频率和扫描速度的控制可实现蓝宝石材料的精细微加工。

采用BBO晶体产生266 nm深紫外激光过程中的热特性研究

基于近红外波段1064 nm激光的四倍频过程是产生深紫外激光的有效技术手段之一。然而,非线性晶体在产生深紫外激光的过程中,晶体内部严重的非线性吸收带来的热效应会破坏其相位匹配条件,进而制约深紫外激光功率的提升。为此,在利用偏硼酸钡(BBO)晶体作为1064 nm近红外光四倍频过程的非线性转化介质的基础上,通过对不同匹配温度下的晶体内部温升情况进行研究,发现提高晶体匹配温度可以有效减缓晶体内部由非线性吸收引起的热效应,改善深紫外激光功率输出。最终,在晶体匹配温度为180℃、绿光输入功率为16 W时,获得了重复频率为20 kHz、单脉冲宽度为4 ns、平均功率为2.56 W的266 nm深紫外激光。通过建立BBO晶体非线性吸收理论模型,进一步计算了不同匹配温度、不同紫外激光功率下的非线性吸收系数和归一化色心密度,结果显示,非线性吸收系数与紫外激光功率强度正相关,并且在紫外激光功率均为2.25 W时,相较于60℃,匹配温度为180℃的晶体其非线性吸收系数减小了近63%,色心密度也降低了57%,该研究结果对实现高功率的266 nm深紫外激光的输出具有重要意义。

193nm深紫外固体激光技术探索

对193 nm深紫外激光技术实现途径进行了系统地分析,提出了一种可获得高重复频率、高光束质量的深紫外固体激光技术途径,分析了涉及的关键技术,对实用化深紫外固体激光源的研制具有一定的参考价值。

全固态连续单频266nm深紫外激光器

采用I类角度匹配的BBO晶体外腔倍频全固态连续单频532 nm绿光激光器,设计了紧凑稳定的四镜环形倍频腔结构,利用腔外偏振锁腔的方式,实现了高光束质量、高转换效率的全固态连续单频266 nm深紫外激光器。泵浦功率为3 W、输出镜在532 nm处定点透射率为2.5%时,获得了最大输出功率810 mW的紫外激光输出,当输出功率稳定在730 mW时,长期功率稳定性三小时内优于±1.5%,光束质量因子M^2<1.5。