具有極窄線寬的單縱模深紫外可調(diào)諧激光由于其高的光譜分辨率及光子能量，是精密光譜學(xué)、紫外光刻、激光同位素分離、高分辨成像等諸多領(lǐng)域具有重要需求的光源，但因其涉及到線寬壓窄技術(shù)、頻率穩(wěn)定技術(shù)、精確調(diào)諧技術(shù)及波長變換技術(shù)等一系列復(fù)雜的難題，該激光研究工作極具挑戰(zhàn)性。為了獲得紫外波短的波長，通常需要借助非線性晶體混頻已有成熟激光器件的方案，從而獲得該波段的相干輻射。我國科學(xué)家在非線性激光晶體研究方面成果顯著，以BBO、LBO、KBBF等晶體為代表的紫外及深紫外波段非線性晶體蜚聲國際。但是由于不同晶體在通光波段、相位匹配范圍、有效非線性系數(shù)及光學(xué)質(zhì)量、生長工藝、使用壽命等方面的不同表現(xiàn)，很難有可完全取代其他晶體的“全能”非線性晶體，不斷挖掘新的非線性晶體并結(jié)合實用激光器件獲得技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)的紫外及深紫外激光，是激光材料及激光技術(shù)人員追求的重要內(nèi)容之一。

　　針對極窄線寬可調(diào)諧深紫外激光的應(yīng)用研究任務(wù)，中國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家實驗室（籌）光物理重點實驗室魏志義研究組基于他們摻鈦藍(lán)寶石激光研究的經(jīng)驗，近年來通過深入系統(tǒng)的研究工作，相繼克服了壓縮線寬、穩(wěn)定頻率、精調(diào)波長、提高增益等技術(shù)難題，部分工作已發(fā)表于Applied Optics等雜志上【Appl. Opt., 51: 1905(2012)及Appl. Opt., 51:5527 (2012)】。最近，魏志義研究員、滕浩副研究員及博士研究生王睿在進(jìn)一步成功獲得平均功率6.5W、線寬小于0.4pm的可調(diào)諧窄線寬納秒鈦寶石激光的基礎(chǔ)上，通過與福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所洪茂椿、陳長章、林文雄研究員合作，利用他們最新研制成功的BBSAG (Ba1-xB2-y-zO4SixAlyGaz)晶體四倍頻該激光，在195～205nm的深紫外波長范圍內(nèi)獲得了線寬小于200MHz、單頻穩(wěn)定性優(yōu)于50MHz、調(diào)諧步長小于50MHz的可調(diào)諧窄線寬穩(wěn)頻激光輸出，最高輸出功率達(dá)130mW。圖1為波長計測量到的基頻光典型線寬結(jié)果，圖2依次為各階諧波的調(diào)諧曲線，對比BBO晶體，BBSAG在紫外波段不僅倍頻效率提高了25%，而且由于近兩倍高的光學(xué)破壞閾值、更高的硬度及完全不潮解的特性，表現(xiàn)出更加優(yōu)良的連續(xù)穩(wěn)定運行時間及可靠的線寬穩(wěn)定性、精確的波長調(diào)諧能力，可望作為一種新的紫外非線性晶體，在激光科學(xué)技術(shù)中發(fā)揮重要作用。目前該激光器已在合作單位取得成功應(yīng)用。

　　相關(guān)結(jié)果已發(fā)表在Optics Letters 39,2105(2014)上，此項工作得到了中科院知識創(chuàng)性工程方向性項目和國家自然科學(xué)基金委重大研究計劃項目的資助。

圖1 基頻光的線寬測量結(jié)果

圖2 各次諧波的光譜調(diào)諧范圍，采用BBSAG的四倍頻激光的調(diào)諧范圍約從193～210nm。最高平均功率135mW。