低损耗KBBF晶体－棱镜耦合器件研究

KBBF晶体是重要的深紫外非线性光学晶体，基于KBBF晶体器件的深紫外全固态激光已经成功应用于光电子能谱仪、光发射电子显微镜等，获得超高分辨率，引起国际科学界高度关注。其下一步发展方向将为连续波深紫外激光输出。本项目拟研究可用于外腔倍频的低损耗的KBBF晶体－棱镜耦合器件，以及这种器件的深紫外变频性能、外腔倍频性能及产生连续波深紫外激光输出的方案。意义在于：将可通过外腔倍频实现深紫外激光输出，使得连续波深紫外输出成为可能，对于准连续波深紫外激光产生，也可大大提高转换效率和输出功率，对于腔外倍频，也可降低损耗，更有效的利用基频激光。将会提高深紫外全固态激光性能，大大提高应用深紫外激光的先进仪器的性能，继续引领此方面的发展，并可能会开辟新的应用领域，对于继续保持我国在非线性光学材料研究中的领先地位，推进全固态激光技术的应用，具有重要意义。

近年来，基于KBBF晶体器件的深紫外全固态激光已经成功应用于光电子能谱仪、光发射电子显微镜等，获得超高分辨率，引起国际科学界高度关注。与原有光源相比，这种深紫外全固态激光具有超高分辨率、超高光束流密度/强度、能探测体效应等优点。但在本项目之前，已获得的是重复频率最高为80MHz的准连续或脉冲深紫外激光，在应用中发现，由于激光能量分布在一个个脉冲中发射出来，单脉冲能量过大，打到被测样品上会打出过多电子，这些电子相互作用，出现空间电荷效应。因此，在上述应用中只能降低使用功率，无法充分利用这种新光源超高光束流密度和强度的优点，还无法完全实现仪器的超高分辨率。因此，应用方迫切需要连续波深紫外激光。但要获得连续波深紫外激光，由于连续波激光峰值功率低，需要采用外腔倍频才能实现有效频率变换，而KBBF晶体－棱镜耦合器件损耗较大（~11%），无法实现外腔倍频的腔内振荡。. 本项目研制出了能满足外腔倍频要求，从而实现连续波深紫外激光输出的低损耗KBBF晶体－棱镜耦合器件，其损耗低至1.9%，大大优于项目预计指标。利用这种低损耗器件，实现了外腔倍频，分别实现了准连续和连续波深紫外激光输出。外腔倍频的准连续波深紫外激光输出，其转换效率较无腔情况大大提高。而外腔倍频实现的连续波深紫外激光输出功率达1.3mW，已达到应用仪器所需的功率水平。此研究结果一经发表，已得到相关领域研究人员的高度关注。. 此研究结果把KBBF晶体的应用和深紫外全固态激光性能提高到一个新的台阶，此新型光源将可大大提高深紫外激光应用仪器的性能，继续引领此方面的发展，并可能会开辟新的应用领域，对于继续保持我国在非线性光学材料研究中的领先地位，推进全固态激光技术的应用，具有重要意义。. 此外，本项目还对RBBF、BPO4、LCB等其他几种新型紫外、深紫外非线性光学晶体的性能进行了研究，也获得了较好结果。