紫外激光器的分类

随着科技的快速发展，电子、医学治疗、生物还有材料等方面都需要更为轻便、高效、小型化、多功能、高品质的激光仪器设备。目前常见的激光器的波长为红外和可见光，传统的激光工具、工艺和技术存在效率低、操作复杂、成本高、范围受限、损耗严重、精确度低等问题。近几十年来紫外激光器被科学家们反复研究突破，是因为其具有相对高的相干性，更加便捷、稳定可靠、成本低、可调谐、小型、效率高、精度高还有实用化等特点。

紫外激光器简介

紫外激光器主要分为气体紫外激光器和固体紫外固体激光器。工作介质在泵浦源的作用下通过吸收外界的能量达到激发态，经过粒子数反转增益大于损耗，对光进行放大，部分被放大的光反馈继续激励从而在谐振腔内产生振荡产生激光。气体介质主要是利用脉冲或者电子束放电，通过电子之间的相互碰撞把气体粒子由低能级激发到高能级产生受激跃迁从而得到紫外激光。固体介质是用非线性倍频晶体的方式在经过一次及以上的频率转换产生向外辐射的紫外激光。准分子紫外激光器和全固态紫外激光器常用于激光加工和处理。

固态Q Nd:YAG激光器

波长：353 nm；光斑：圆形(能量从中心到边缘逐渐下降)聚焦量级为10 μm量级；对温度敏感性高，在冷启动一段时间后才达到稳定，重复频率高、聚焦光斑小，适合小尺寸加工。

准分子激光器（气体激光器）

波长：取决于气体类型；光斑：矩形(掩膜技术可产生不同几何形状的光斑)；加工的细节可小到几微米，而聚焦镜与工件之间的距离可大到50 到 100mm。

金属蒸汽激光器(主要使用铜蒸汽)

波长：通过混频和倍频使波长为511 nm和578 nm的铜蒸汽产生波长为255nm，271 nm，289 nm的紫外光，光束分为高斯分布；适用范围同固态紫外激光器，应用范围广。

准分子激光器

气体紫外激光器主要有准分子激光器、氩离子激光器、氮分子激光器、氟分子激光器、氦镉激光器等，准分子激光器等通常用于激光加工。准分子激光器是以准分子为工作物质的气体激光器，它也是一种脉冲激光器。准分子是一种不稳定复合的分子，在一定情况下会分解成原子。重复频率和平均功率为评判准分子激光器的依据。

一定比例的Ar、Kr、Xe等的稀有气体和F、Cl、Br等的卤族元素相混合是紫外气体激光器的主要工作物质，实现泵浦的方法是用电子束或脉冲放电达到。基态的惰性气体原子和稀有气体原子受激发后，核外电子从而被激发到更高的轨道使最外层电子层被填充满，并与其他原子结合形成准分子，随后跃迁回基态再分解成原来的原子，剩余能量以光子的形式分离出来最后经过谐振腔的放大得到紫外激光。

液态氙为早期的准分激光器的工作物质，现在的准分子激光器还包括193 nm的ArF激光器，248 nm的KrF激光器和308 nm的XeCl激光等。

固态紫外激光器

全固态紫外激光器的突出优点有便捷体积小、可靠性高和工作稳定等。最常用的是LD泵浦惯用的Nd:YAG晶体，再进行倍频。

产生紫外固体激光器的主要步骤是首先激光器内的泵浦光源照射到增强介质上从而实现粒子数反转，基波红光在谐振腔内形成并且振荡，再通过一次或多次非线性晶体腔内倍频，在经过透射、反射最终从谐振腔输出所需的紫外激光。通常采用LD二极管泵浦和灯泵浦的方法得到紫外固体激光器。全固态紫外激光器即LD泵浦的紫外固体激光器。

增强介质晶体

Nd:YAG(掺钕钇铝石榴石)和Nd:YVO4(掺钕钒酸钇)是两种比较常见的增强介质晶体。

常用的增强谐振腔的方法是用波长为808 nm的小型半导体激光二极管LD泵浦Nd:YVO4激光晶体产生1064 nm的近红外光，腔内倍频输出波长为532 nm的绿光，再送入增强谐振腔进行四倍频，输出波长为266nm的深紫外激光，基频绿光输入阈值可低到215 mW。

与Nd:YAG比较，Nd:YVO4激光晶体具有更大的增益截面，是Nd:YAG 4倍；吸收系数大，是Nd:YAG的5倍，有激光阈值低等优点。Nd:YAG 晶体的机械强度比较高，光线的透射率高，荧光寿命长，也不需要过为严苛的散热降温系统，可以适应于广泛的工作使用需求，可以得到较高质量的激光，所以现在国内外通常使用紫外固体激光器会选择 Nd:YAG晶体来做增益介质。