固體紫外激光器

固體紫外激光器按泵浦方式分為氙燈泵浦紫外激光器、氪燈泵浦紫外激光器以及新型的激光二極管泵浦全固態(tài)激光器。固體紫外激光器光電轉(zhuǎn)換效率一般較低，而LD全固態(tài)紫外激光器則具有效率高、重頻高、性能可靠、體積小、光束質(zhì)量較好及功率穩(wěn)定等特點(diǎn)。

由于紫外光子能量大，難以通過(guò)外激勵(lì)源激勵(lì)產(chǎn)生一定高功率的連續(xù)紫外激光，故實(shí)現(xiàn)紫外連續(xù)波激光一般是應(yīng)用晶體材料非線性效應(yīng)變頻方法產(chǎn)生。全固態(tài)紫外激光譜線產(chǎn)生的方法一般有兩種，一是直接對(duì)紅外全固體激光器進(jìn)行腔內(nèi)或腔外3倍頻或4倍頻來(lái)得到紫外激光譜線；二是先利用倍頻技術(shù)得到二次諧波然后再利用和頻技術(shù)得到紫外激光譜線。前一種方法有效非線性系數(shù)小，轉(zhuǎn)換效率低，后一種方法由于利用的是二次非線性極化率，轉(zhuǎn)換效率比前一種高很多。晶體倍頻可實(shí)現(xiàn)連續(xù)紫外激光，其光束形狀為高斯型，所以光斑呈圓形，能量從中心到邊緣逐漸下降。由于波長(zhǎng)短和光束質(zhì)量限制，光束可以聚焦在10微毫米量級(jí)范圍。

氣體紫外激光器

紫外激光器分類氣體激光器包括以脈沖方式工作的準(zhǔn)分子激光器、以連續(xù)方式工作的離子激光器和氦-鎘激光器以及金屬蒸氣紫外激光器。氣體紫外激光器的波長(zhǎng)依賴于所使用的氣體混合物類型。

準(zhǔn)分子激光器是一種脈沖激光器，產(chǎn)生的光束呈非矩形，光束截面強(qiáng)度大致均勻且光斑邊緣陡，其輸出可使用掩膜技術(shù)來(lái)產(chǎn)生不同幾何形狀的光斑，也可使用全息術(shù)來(lái)產(chǎn)生具體的光束能量圖樣。準(zhǔn)分子激光的產(chǎn)生可分3個(gè)過(guò)程，即：激光氣體的激勵(lì)過(guò)程、準(zhǔn)分子生成反應(yīng)過(guò)程和準(zhǔn)分子解離過(guò)程。其激勵(lì)方式有電子束激勵(lì)、放電激勵(lì)、光激勵(lì)、微波激勵(lì)和質(zhì)子束激勵(lì)等。不同活性物質(zhì)產(chǎn)生不同波長(zhǎng)的準(zhǔn)分子激光，一般為紫外、遠(yuǎn)紫外和真空紫外波段。準(zhǔn)分子激光器是二氧化碳激光器和YAG激光器之后的新一代激光器。其所發(fā)出的紫外短脈沖激光具有波長(zhǎng)短、光子能量高等優(yōu)點(diǎn)。常用的準(zhǔn)分子激光器有ArF、KrCl、KrF等。激光脈沖頻率一般在10~100Hz，有些特殊用途的能夠達(dá)到1000Hz，平均功率一般在10~100W，脈沖寬度一般在ns量級(jí)。

金屬蒸氣紫外激光器主要指銅蒸氣紫外激光器，它產(chǎn)生波長(zhǎng)為511nm和578nm的光，利用混頻和倍頻則可產(chǎn)生波長(zhǎng)為255nm，271nm和289nm的紫外輻射。激光器光束分布服從高斯分布。

紫外激光器應(yīng)用氣體激光器應(yīng)用中的突出問(wèn)題是設(shè)備占地面積大、可靠性有限、壽命短、高能耗和高費(fèi)用。而且，準(zhǔn)分子激光光束質(zhì)量差，掩膜損失大。離子激光器和氦-鎘激光器存在光束方向穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)。