مطالعه تجربی روی اشعه ماوراء بنفش عمیق 222 نانومتر همه-لیزر حالت جامد-
فصل های قبلی یک طرح فنی برای به دست آوردن یک لیزر ماوراء بنفش عمیق 222 نانومتر تمام-حالت جامد- ارائه کردند و تجزیه و تحلیل دقیق و بحث در مورد پارامترهای داخلی را انجام دادند. این فصل آزمایش هایی را بر اساس طرح فنی بالا می سازد. ابتدا، آزمایشهای بهینهسازی یک لیزر موج پیوسته 457 نانومتری انجام میشود. در شرایط به دست آوردن توان بالاتر و کیفیت پرتو بهتر در 457 نانومتر، اندازه نقطه پمپ و طول بازوی تشدید کننده تعیین می شود. سپس، آزمایشهای لیزر پالسی 457 نانومتری آکوستو اپتیک کیو{11}}برای به دست آوردن فرکانس مدولاسیون انجام میشود که بالاترین توان پیک خروجی پالس 457 نانومتری را ایجاد میکند. در نهایت، با انتخاب یک فاصله کانونی مناسب برای لنز فوکوس 457 نانومتری، طول کریستال BBO مناسب و موقعیت قرارگیری آن، یک لیزر 222 نانومتری با کارایی بالا و فشرده دنبال میشود.
5.1 طرح آزمایشی 222 نانومتر لیزر حالت همه-جامد-
5.1.1 راه اندازی آزمایشی سیستم لیزر
تنظیمات آزمایشی لیزر فرابنفش عمقی 222 نانومتری در شکل 5.1 نشان داده شده است. از یک تشدیدگر تاشده V-شکل با نسل دوم هارمونیک داخل حفره-(SHG) و خارج حفره چهارم-نسل هارمونیک (FHG) استفاده میکند. منبع پمپ یک آرایه دیود لیزر جفت فیبر{6} با حداکثر توان خروجی 110 وات است. با تنظیم دما، طول موج مرکزی نور پمپ با طول موج مرکزی جذب Nd:YVO4 همسو میشود. نور پمپ پس از عبور از یک سیستم کولیماسیون و فوکوس به نقطه ای با شعاع 200 میکرومتر متمرکز شده و به کریستال Nd:YVO4 تزریق می شود. سیستم کوپلینگ متشکل از دو عدسی محدب پلانو{12}} با شعاع انحنای R=10 میلی متر و یک پلاریزه کننده 45 درجه است.
کریستال Nd:YVO4 دارای غلظت دوپینگ Nd3+ 0.1 در درصد، با ابعاد 4 میلی متر × 4 میلی متر × 5 میلی متر است. وجه سمت چپ با پوششهای ضد انعکاس در 808 نانومتر و 1064 نانومتر و پوشش بازتابی بالا در 914 نانومتر پوشیده شده است. صفحه انتهایی سمت راست با پوششهای ضد انعکاس{12}در 914 نانومتر، 1064 نانومتر و 1342 نانومتر پوشیده شده است. کریستال لیزر با فویل ایندیوم در سطوح جانبی آن پیچیده شده و بر روی یک هیت سینک مسی که توسط یک چیلر آب در گردش خنک می شود، نصب می شود. برای اطمینان از اتلاف حرارت کافی، هر چهار وجه جانبی کریستال باید در تماس حرارتی کامل با جریان آب خنک کننده باشند.
یک آینه مقعر صفحه-M با شعاع انحنای 50 میلی متر به عنوان جفت کننده خروجی عمل می کند. سطح مقعر آن با بازتاب بالا در 914 نانومتر و ضد انعکاس در 457 نانومتر، 1064 نانومتر و 1342 نانومتر پوشیده شده است. سطح صاف با پوشش های ضد انعکاس در 457 نانومتر، 914 نانومتر، 1064 نانومتر و 1342 نانومتر پوشیده شده است. یک آینه تخت M2 با شعاع انحنای 200 میلیمتر به عنوان آینه تاشو عمل میکند که با انعکاس بالا در 457 نانومتر و 914 نانومتر پوشیده شده است. صفحه انتهایی سمت چپ کریستال Nd:YVO4 (M1)، آینه M و آینه M2 یک تشدید کننده V شکل با زاویه 10 درجه تشکیل می دهند.
یک سوئیچ آکوستو{0}}نوری Q- در بازوی بلند L1 که توسط M1 و M تشکیل شده است، وارد میشود. یک کریستال LBO برای دومین{3}}تولید هارمونیک در بازوی کوتاه تشکیلشده توسط M و M2 قرار میگیرد که تقریباً 1 میلیمتر از آینه تاشو M2 قرار دارد. کریستال LBO دارای ابعاد 4 میلی متر × 4 میلی متر × 15 میلی متر است که هر دو وجه انتهایی آن با پوشش های ضد انعکاس در 457 نانومتر، 914 نانومتر و 1064 نانومتر پوشیده شده است.
طول موج اصلی نوسان کننده در تشدید کننده 914 نانومتر است. پس از دوبرابر شدن فرکانس در کریستال LBO، نور 457 نانومتری در بازوی کوتاه نوسان میکند و از طریق آینه مقعر صفحه M3 خارج میشود. یک کریستال BBO برای چهارمین-تولید هارمونیک در نزدیکی فوکوس قرار میگیرد که هر دو وجه انتهایی آن با پوششهای ضد انعکاس در طول موجهای 457 و 222 نانومتر پوشیده شده است. لیزر فرابنفش 222 نانومتری با دو برابر شدن فرکانس در کریستال BBO تولید میشود و با منشور M4 از نور باقیمانده 457 نانومتری جدا میشود.
شکل 5.1راه اندازی آزمایشی لیزر فرابنفش عمقی 222 نانومتری 1-سیستم کوپلینگ نوری. 2-مژول هیت سینک مسی با کریستال پیچیده Nd:YVO4. 3-سوئیچ کیو آکوستو اپتیک. 4-آینه خروجی M; ماژول کریستال 5-LBO; 6-آینه تاشو M2; لنز فوکوس 7-457 نانومتری M3؛ 8-کریستال BBO; 9-منشور جدایی دو رنگ.
5.1.2 روش های اندازه گیری پارامتر لیزری
طول موج لیزرطول موج خروجی با استفاده از طیفسنج Ocean HR4000CG-UV-NIR اندازهگیری میشود که محدوده طول موج 200 تا 1100 نانومتر با وضوح 0.75 نانومتر (FWHM) را پوشش میدهد. دستگاه فیزیکی در شکل 5.2 نشان داده شده است. در طول اندازه گیری، پرتو لیزر قبل از ورود به پروب طیف سنج توسط فیلترهای چگالی خنثی منعکس یا ضعیف می شود و طول موج از صفحه نمایش خوانده می شود.
شکل 5.2عکس از طیفسنج Ocean HR4000CG-UV-NIR
میزان تکرار لیزر(بدون تغییر، همانند اصلی)
پهنای پالس لیزر(بدون تغییر، همانند اصلی)
اوج قدرت لیزر(بدون تغییر، مانند اصلی؛ پاور سنج ها برای اندازه گیری 222 نانومتر با تضعیف مناسب قابل استفاده باقی می مانند)
