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紫外激光器在工业微加工领域具有广泛应用,如工业零部件的打标、钻孔、划片、焊接、切割以及医疗器械的微加工、电子元件封装、微型部件立体成型等。此外,在微电子学、光谱分析、光数据存储、大气探测、光生物学、空间光通信、激光诱发的物质原子荧光和紫外吸收及医疗等领域也有着广泛的应用前景[1-3]。由于紫外激光的短波长和高光子能量特点,其聚焦光斑可以更小,同时高能量紫外光子直接破坏材料的分子键,相对于红外激光的“热熔”过程,紫外激光加工时是“冷蚀”效应,这使得加工的尺寸可以更小,加工的精度得到提高[4]。本文围绕紫外激光器进行理论分析与实验研究。介绍了全固态激光器的优点及紫外激光器的研究背景和国内外研究状况.从激光器速率方程出发,介绍了调Q激光器峰值功率、脉冲能量与脉冲的时间特性参数,对调Q的物理实质进行分析。从三波耦合波方程出发,分析了相位匹配条件,给出了倍频与和频理论及二次谐波与三次谐波的高转化效率的实现条件。介绍了增益晶体Nd:YVO4、非线性晶体LBO的光学特性。考虑增益晶体热效应进行激光谐振腔分析与设计。本课题研究内容:设计一台腔内倍频,和频输出波长355nm紫外激光器,技术指标为重频10-40Hz, M2≤1.5,稳定工作功率3-5W,功率稳定度<5%,该激光器拟采用双端各30W半导体LD抽运增益晶体Nd:YVO4,声光调Q产生1064nm基频光通过第一块非线性晶体LBO,采用I类温度相位匹配产生532nm二次谐波,再通过第二块非线性晶体LBO,采用II类角度相位匹配产生紫外355nm激光。本课题主要研究的方面有三个:一:分析增益晶体Nd:YVO4热透镜效应,设计出光束质量接近基模,基频光稳定输出功率22W左右的的激光谐振腔。二:通过LBO晶体色散方程求解所选用倍频晶体LBO I类温度相位匹配的温度值,用半解析热分析方法求解非线性晶体LBO温度梯度分布,调节控温达到二次谐波532nm输出功率在10W左右的目的。三:通过LBO晶体色散方程求解所选用和频晶体LBO II类角度相位匹配的温度值,进行控温和晶体角度调节。最后达到稳定输出功率到3-5W紫外355nm激光的目的。