Experimentální studie na hlubokém ultrafialovém 222 nm vše-pevném-laseru
Předchozí kapitoly navrhovaly technické schéma pro získání hlubokého ultrafialového 222 nm celo-pevného-laseru a provedly podrobnou analýzu a diskusi o vnitřních parametrech. Tato kapitola konstruuje experimenty založené na výše uvedeném technickém schématu. Nejprve se provedou optimalizační experimenty 457nm spojitého-vlnného laseru. Za podmínky získání vyššího výkonu a lepší kvality paprsku při 457 nm se určí velikost bodu čerpadla a délky ramen rezonátoru. Poté se provedou akusticko{10}}optické Q-spínané 457nm pulzní laserové experimenty, aby se získala modulační frekvence, která poskytuje nejvyšší špičkový výkon 457nm pulzního výstupu. A konečně, výběrem vhodné ohniskové vzdálenosti pro 457 nm zaostřovací čočku, vhodné délky krystalu BBO a polohy jeho umístění se dosahuje vysoce výkonného a kompaktního 222 nm laseru.
5.1 Experimentální schéma 222 nm vše-pevného-laseru
5.1.1 Experimentální nastavení laserového systému
Experimentální uspořádání ultrafialového laseru o hloubce 222 nm je znázorněno na obrázku 5.1. Přijímá skládaný rezonátor ve tvaru V- s intradutinovou druhou -harmonickou generací (SHG) a extrakavitou čtvrtou- harmonickou generací (FHG). Zdrojem pumpy je vlákno{6}}spojené laserové diodové pole s maximálním výstupním výkonem 110 W. Teplotní laděním je centrální vlnová délka světla pumpy vyrovnána s centrální absorpční vlnovou délkou Nd:YVO₄. Po průchodu kolimačním a zaostřovacím systémem je světlo pumpy zaostřeno do bodu o poloměru 200 μm a injektováno do krystalu Nd:YVO₄. Spojovací systém se skládá ze dvou plano{12}}konvexních čoček s poloměrem zakřivení R=10 mm a 45stupňovým polarizátorem.
Krystal Nd:YVO4 má koncentraci dopování Nd3+ 0,1 at.%, s rozměry 4 mm x 4 mm x 5 mm. Levá koncová plocha je potažena anti{6}}reflexními vrstvami při 808 nm a 1064 nm a vysoce{9}}reflexní vrstvou při 914 nm. Pravá koncová plocha je potažena antireflexními vrstvami při 914 nm, 1064 nm a 1342 nm. Laserový krystal je na svých bočních stranách obalen indiovou fólií a namontován na měděném chladiči chlazeném cirkulačním vodním chladičem. Pro zajištění dostatečného odvodu tepla musí být všechny čtyři boční plochy krystalu v plném tepelném kontaktu s proudem chladicí vody.
Jako výstupní spojka slouží rovinné-konkávní zrcadlo M s poloměrem zakřivení 50 mm. Jeho konkávní povrch je potažen vysokým -reflexem při 914 nm a anti{5}}reflexí při 457 nm, 1064 nm a 1342 nm; rovný povrch je potažen anti{9}}reflexními vrstvami při 457 nm, 914 nm, 1064 nm a 1342 nm. Jako skládací zrcadlo funguje ploché zrcadlo M₂ s poloměrem zakřivení 200 mm, potažené vysokým-reflexem při 457 nm a 914 nm. Levá koncová plocha krystalu Nd:YVO₄ (M₁), zrcadlo M a zrcadlo M₂ tvoří rezonátor ve tvaru V- se sevřeným úhlem ≈ 10 stupňů.
Akusto{0}}optický Q{1}}spínač je vložen do dlouhého ramene L₁ tvořeného M₁ a M. Krystal LBO pro druhou- harmonickou generaci je umístěn v krátkém rameni tvořeném M a M₂, umístěném přibližně 1 mm od sklopného zrcátka M₂. Krystal LBO má rozměry 4 mm × 4 mm × 15 mm, s oběma čelními plochami potaženými anti{9}}reflexními vrstvami při 457 nm, 914 nm a 1064 nm.
Základní vlnová délka oscilující v rezonátoru je 914 nm. Po zdvojnásobení frekvence v krystalu LBO světlo o vlnové délce 457 nm osciluje v krátkém rameni a vychází přes plan-konkávní zrcadlo M. M₃ je zaostřovací čočka pro 457 nm, potažená anti{6}}reflexní vrstvou při 457 nm. V blízkosti ohniska je umístěn krystal BBO pro čtvrtou -generaci harmonických, s oběma koncovými plochami potaženými antireflexními vrstvami při 457 nm a 222 nm. Ultrafialový laser o vlnové délce 222 nm je generován zdvojnásobením frekvence v krystalu BBO a oddělen od zbytkového světla o vlnové délce 457 nm dichroickým hranolem M4.
Obrázek 5.1Experimentální nastavení 222 nm hlubokého ultrafialového laseru 1-Optický spojovací systém; 2-Měděný modul chladiče s obaleným krystalem Nd:YVO₄; 3-akusticko-optický Q-spínač; 4-Výstupní zrcadlo M; 5-LBO krystalový modul; 6-sklopné zrcátko M2; 7-457 nm zaostřovací čočka M3; 8-BBO krystal; 9-Dichroický separační hranol.
5.1.2 Metody měření parametrů laseru
Vlnová délka laseruVýstupní vlnová délka je měřena pomocí spektrometru Ocean HR4000CG-UV-NIR, pokrývajícího rozsah vlnových délek 200–1100 nm s rozlišením 0,75 nm (FWHM). Fyzické zařízení je znázorněno na obrázku 5.2. Během měření je laserový paprsek před vstupem do sondy spektrometru odražen nebo zeslaben neutrálními filtry a vlnová délka je odečtena z displeje.
Obrázek 5.2Fotografie spektrometru Ocean HR4000CG-UV-NIR
Rychlost opakování laseru(Nezměněno, stejné jako originál)
Šířka pulzu laseru(Nezměněno, stejné jako originál)
Špičkový výkon laseru(Nezměněno, stejné jako originál; měřiče výkonu zůstávají použitelné pro měření 222 nm s příslušným útlumem)
