Eksperimentalna študija o globokem ultravijoličnem 222 nm polprevodniškem-laserju-
V prejšnjih poglavjih je bila predlagana tehnična shema za pridobitev globoko ultravijoličnega 222 nm polprevodniškega-laserja- ter izvedena podrobna analiza in razprava o notranjih parametrih. To poglavje gradi poskuse na podlagi zgornje tehnične sheme. Najprej se izvedejo poskusi optimizacije 457 nm laserja z neprekinjenimi valovi-. Pod pogojem doseganja večje moči in boljše kakovosti žarka pri 457 nm sta določeni velikost točke črpalke in dolžine krakov resonatorja. Nato se izvedejo poskusi z akustično-optičnim Q-preklopom 457 nm impulznega laserja, da se pridobi frekvenca modulacije, ki daje največjo konično moč 457 nm impulznega izhoda. Nazadnje, z izbiro ustrezne goriščne razdalje za lečo za ostrenje 457 nm, primerne dolžine kristala BBO in položaja njegove namestitve si prizadevamo za visoko{16}}učinkovit in kompakten 222 nm laser.
5.1 Eksperimentalna shema 222 nm polprevodniškega-laserja-
5.1.1 Eksperimentalna postavitev laserskega sistema
Eksperimentalna postavitev 222 nm globokega ultravijoličnega laserja je prikazana na sliki 5.1. Uporablja prepognjen resonator v obliki črke V- z generacijo drugega-harmonika znotraj votline (SHG) in generacijo četrtega-harmonika zunaj votline (FHG). Vir črpalke je niz-laserskih diod, povezanih z vlakni, z največjo izhodno močjo 110 W. Z uravnavanjem temperature je osrednja valovna dolžina svetlobe črpalke poravnana z osrednjo valovno dolžino absorpcije Nd:YVO₄. Po prehodu skozi sistem za kolimacijo in ostrenje se svetloba črpalke fokusira v točko s polmerom 200 μm in vbrizga v kristal Nd:YVO₄. Sistem sklopitve je sestavljen iz dveh plano-konveksnih leč s polmerom ukrivljenosti R=10 mm in 45-stopinjskim polarizatorjem.
Kristal Nd:YVO₄ ima koncentracijo dopinga Nd³⁺ 0,1 at. % z dimenzijami 4 mm × 4 mm × 5 mm. Leva končna ploskev je prevlečena z anti-odbojnimi premazi pri 808 nm in 1064 nm ter visoko-odbojnim premazom pri 914 nm. Desna končna ploskev je prevlečena z anti{12}}prevlekami pri 914 nm, 1064 nm in 1342 nm. Laserski kristal je na svojih stranskih ploskvah ovit z indijsko folijo in nameščen na bakrenem hladilnem telesu, ki ga hladi krožni vodni hladilnik. Za zagotovitev zadostnega odvajanja toplote morajo biti vse štiri stranske ploskve kristala v popolnem toplotnem stiku s tokom hladilne vode.
Plo-konkavno zrcalo M s polmerom ukrivljenosti 50 mm služi kot izhodni spojnik. Njegova konkavna površina je prevlečena z visoko-odbojnostjo pri 914 nm in anti-odbojnostjo pri 457 nm, 1064 nm in 1342 nm; ravna površina je prevlečena z antirefleksnimi premazi pri 457 nm, 914 nm, 1064 nm in 1342 nm. Ravno zrcalo M₂ s polmerom ukrivljenosti 200 mm deluje kot zložljivo zrcalo, prevlečeno z visoko-odbojem pri 457 nm in 914 nm. Leva končna stran kristala Nd:YVO₄ (M₁), zrcalo M in zrcalo M₂ tvorijo resonator v obliki črke V- z vključenim kotom ≈ 10 stopinj.
Zvočno-optično Q-stikalo je vstavljeno v dolg krak L₁, ki ga tvorita M₁ in M. Kristal LBO za generacijo druge-harmonike je nameščen v kratki krak, ki ga tvorita M in M₂, nameščen približno 1 mm od zložljivega zrcala M₂. Kristal LBO ima dimenzije 4 mm × 4 mm × 15 mm, z obema končnima ploskvama, prevlečenima z anti{9}}prevlekami pri 457 nm, 914 nm in 1064 nm.
Osnovna valovna dolžina, ki niha v resonatorju, je 914 nm. Po podvojitvi frekvence v kristalu LBO 457 nm svetloba niha v kratkem kraku in se oddaja skozi ravno-konkavno zrcalo M. M₃ je leča za fokusiranje za 457 nm, prevlečena z anti-odbojno prevleko pri 457 nm. Kristal BBO za četrto-harmonično generacijo je nameščen blizu žarišča, z obema končnima ploskvama, prevlečenima z-prevlečnima premazoma pri 457 nm in 222 nm. 222 nm ultravijolični laser nastane s podvajanjem frekvence v kristalu BBO in ločen od preostale 457 nm svetlobe z dikroično prizmo M₄.
Slika 5.1Eksperimentalna postavitev 222 nm globokega ultravijoličnega laserja 1-Optični sklopni sistem; 2-Bakreni modul hladilnega telesa z ovitim kristalom Nd:YVO₄; 3-Akustično-optično Q-stikalo; 4-Izhodno ogledalo M; 5-LBO kristalni modul; 6-Zložljivo ogledalo M₂; 7-457 nm fokusna leča M3; kristal 8-BBO; 9-Dihroična ločevalna prizma.
5.1.2 Laserske metode merjenja parametrov
Laserska valovna dolžinaIzhodna valovna dolžina se meri s spektrometrom Ocean HR4000CG-UV-NIR, ki pokriva območje valovnih dolžin 200–1100 nm z ločljivostjo 0,75 nm (FWHM). Fizična naprava je prikazana na sliki 5.2. Med merjenjem se laserski žarek odbija ali oslabi s filtri nevtralne gostote, preden vstopi v sondo spektrometra, valovna dolžina pa se odčita z zaslona.
Slika 5.2Fotografija spektrometra Ocean HR4000CG-UV-NIR
Stopnja ponovitve laserja(Nespremenjeno, enako originalu)
Širina laserskega impulza(Nespremenjeno, enako originalu)
Najvišja moč laserja(Nespremenjeno, enako kot original; merilniki moči ostajajo uporabni za meritve 222 nm z ustreznim dušenjem)
