20091130-毕业设计(论文)任务书模板-266nm紫外DPL倍频效率研究-王兰

长春理工大学毕业设计(论文)任务书题目名称：266nm紫外DPL倍频效率研究学生姓名：起止日期：题目要求(包括主要技术指标)：题目内容：1、从倍频基本理论出发，结合相位匹配原理，推导出连续LD侧面抽运Nd:YAG/KTP/BBO倍频转换效率解析表达式，分析出影响二倍频、四倍频转换效率高低的各相关因素。2、数值模拟研究连续LD侧面抽运Nd:YAG/KTP/BBO紫外激光系统中各相关因素对二倍频、四倍频转换效率的影响。3、设计与搭建连续LD侧面抽运Nd:YAG/KTP/BBO紫外激光实验装置，定量研究各相关因素对二倍频、四倍频转换效率的影响。具体要求及指标：1、给出各相关因素对二倍频、四倍频转换效率影响的数值模拟关系曲线。2、获取各相关因素与二倍频、四倍频转换效率的实验关系曲线。3、对比分析实验结果与数值模拟结果，得出各相关因素对倍频效率影响的相关结论。指导教师签字：系主任签字年月日论文开题报告（设计方案论证）1.本课题研究的目的、意义；2.国内外研究现状；3.拟采取的研究路线；4.进度安排；1.266nm紫外DPL倍频效率研究的意义从高重频266nm紫外激光产生的倍频基本理论、相位匹配原理和倍频转换效率相关推导入手，分析出影响转换效率高低的各相关因素，理论结合实验，攻破获取高功率、高光束质量、高转换效率266nm紫外激光输出理论和技术上的难点，为研究266nm紫外光源提供理论与技术上的相关依据。2.国内外研究现状（1）国外研究现状：2000年，TetsuoKojima等人报道利用LD抽运的Nd:YAG调Q激光器产生105.8W的532nm绿光，在重复频率10kHz时聚焦到长度15mm的CLBO晶体上，产生的266nm紫外激光平均输出为20.5W，从绿光到紫外光的转换效率为19.4%。2001年，SusumuKonno等人利用双棒串接、双声光调Q技术，采用Z型折叠腔结构，Ⅱ类相位匹配LBO晶体腔内二倍频，在重复频率为1kHz时，获得了53W的532nm绿光输出，单脉冲能量53mJ，脉宽70ns。连续工作200小时情况下，没有绿光功率下降的现象。将产生的绿光用透镜会聚到15mm的CLBO晶体上进行四倍频实验，采用聚焦透镜，使晶体内绿光光斑汇聚的大小为1.3mm，当绿光功率为40W时，获得了12W的紫外光输出，相应的绿光-紫外转换效率为30%。2004年，Junsakuma报道了对全固态Nd:YVO4内腔倍频绿光激光器，利用布儒斯特角切割的CLBO晶体进行外腔谐振倍频，获得的266nm连续紫外激光输出功率达到5W，在晶体内部则为6.1W，相应的绿光-紫外光转换效率高达61.80%。2006年，由GuilingWang等人，采用自制M2因子为6.24，脉冲宽度80ns，重复频率为10kHz，输出功率120W的高亮绿光激光器，通过透镜聚焦成大约0.5mm的光斑，瑞利长度达到370mm，选用长度为40mmⅠ类相位匹配θ=62°的CLBO晶体，获得高达28.4W的266nm紫外激光输出，相对应的转换效率为24.7%。2008年，索尼公司的ThomasSüdmeyer等人报道了通过功率为20W，M2因子为1.1的1064nm主振荡放大器系统；利用LBO二倍频和BBO腔外倍频，在腔外倍频上都采用了功率增强腔结构。为了提高转换效率，选用了严格相位匹配、损耗低、长20mm，镀增透膜的LBO晶体，并且保持在25°C恒温下，获得了高达82%的倍频转换效率；又选用了严格相位匹配、长6mm的BBO晶体，保持在40°C恒温下，获得功率为12.2W的266nm紫外激光输出，四倍频的转换效率大于50%。（2）国内研究现状：2000年，山东师范大学何景良等人，采用15W的半导体激光器经过准直聚焦系统，将泵浦光耦合到Nd:YVO4晶体上，在平平腔结构中，声光调Q产生1.064μm准连续波输出，腔外分别用Ⅱ类相位匹配KTP和Ⅰ类相位匹配BBO晶体进行二倍频和四倍频，每次倍频前加-50mm的聚焦透镜，在注入功率为7.9W，重复频率为12.5kHz下，获得了输出功率570mW，脉宽25ns，二次谐波转换效率46%，266nm紫外激光输出功率63W，绿光-紫外单次通过功率转换效率为11%。2003年，中国科学院周城等人采用国产1.3W的LD作为泵浦源，经过自聚焦透镜耦合到Nd:YAG晶体上，通过Cr4+:YAG被动调Q，采用Ⅰ类相位匹配LBO腔内倍频，通过调节制冷器的制冷电流改变激光晶体、调Q晶片和倍频晶体的工作温度。得到平均功率27mW绿光输出。通过30mm的聚集透镜后用腔外Ⅰ类临界相位的BBO晶体四倍频，得到了平均功率为1.2mW的266nm紫外激光输出，其光-光转换效率为4.4%。2005年，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所谭成桥等人，利用最大输出功率为15W的LDA和一种新的聚焦方式，用透镜一次聚焦，在其焦点附近直接放二倍频(KTP)和四倍频(BBO)晶体，通过调节晶体放置角度、晶体温度来达到优化取值。采用腔外KTP二倍频，BBO四倍频，紫外激光输出平均功率高达215mW，绿光-紫外光转换效率为25.2%，红外-紫外总的光光转换效率为9.8%。2007年，中科院物理所耿爱丛等人首次报道了瓦级实用化全固态266nrn紫外激光器的设计和应用。在简单紧凑的平平直腔内，使用声光Q进行调制，采用Ⅱ类临界相位匹配的KTP晶体进行腔内倍频，I类临界相位匹配CLBO晶体进行腔外四倍频，产生平均功率1.3W、脉宽约11ns和重复频率20kHz的266nm紫外激光，红外-紫外总的光光转换效率为16.25%。2009年，清华大学Q.Liu等人报道了采用大功率LD光纤模块双端抽运复合Nd:YVO4声光调Q作种子光源，通过MOPA技术，对1064nm种子光源进行4级放大，利用I类相位匹配的LBO晶体进行二倍频，获得了87W的TEM00模绿光输出。当重复频率为100kHz、脉宽为10ns时采用BBO晶体四倍频，获得了14.8W的266nm紫外光输出，绿光到紫外光的转换效率为18.3%。综上所述，国内外266nmDPL紫外激光器研究近况如下表所示：国外：研究单位（人）TetsuoKojima日本大阪大学JunsakumaGuilingWang索尼公司研究年份20002001200420062008主要技术指标重复频率10kHz1kHz10kHz输出功率20.5W12W5W28.4W12W转换效率532nm-266nm19.4%532nm-266nm30%532nm-266nm61.8%532nm-266nm24.7%532nm-266nm大于50%变频方式腔外腔内腔外腔外腔外CLBO四倍频LBO(I)+CLBO(II)CLBO四倍频CLBO(I)四倍频LBO+BBO国内：研究单位（人）山东师范大学中国科学院中科院长春光机所中科院物理所清华大学研究年份20002003200520072009主要技术指标重复频率12.5kHz16kHz25kHz20kHz100kHz脉冲宽度25ns15ns18ns11ns10ns输出功率570mW1.2mW215mW1.3W14.8W转换效率532nm-266nm11%532nm-266nm4.4%532nm-266nm25.2%532nm-266nm25.8%532nm-266nm18.3%技术特点抽运方式端面抽运端面抽运端面抽运端面抽运端面抽运调Q方式声光调Q被动调Q被动调Q声光调Q声光调Q变频方式腔外腔内腔外腔内腔外KTP(II)+BBO(I)LBO(I)+BBO(I)KTP(I)+BBO(II)KTP(II)+BBO(I)LBO(I)+BBO(II)由上表看出，国内266nm紫外激光器研究方面，在输出功率、倍频效率等方面都与国外有明显差距。因此，加强266nm紫外激光器的研究力度非常必需。3.拟采取的研究路线查阅资料查阅资料对比分析数值模拟结果与实验结果并进行修正相关结论数值模拟各相关因素与转换效率率关系曲线获取各相关因素与转换效率实验关系曲线搭建实验（1）通过阅读相关文献及硕博论文，对论文研究内容、具体要求及指标进行深刻的了解；以倍频理论为基础，结合相位匹配原理及所选用的倍频晶体特性，通过推导稳态三次耦合波方程，得出连续LD侧面抽运Nd:YAG/KTP/BBO倍频转换效率的解析表达式，根据所得倍频转换效率解析表达式所含参数，分析出影响倍频转换效率高低的各相关因素，并利用数值模拟的形式，依次研究其对倍频转换效率的影响情况，得出相关的数值模拟理论曲线。（2）在理论分析的基础上，依据实验室现有条件，对连续LD侧面抽运Nd:YAG/KTP/BBO紫外激光实验装置进行设计与搭建；对理论分析中得出的影响倍频转换效率的各相关因素进行测量，通过对测量数据的整理分析，建立在实验中各相关因素与倍频转换效率的关系曲线。（3）将所得理论数值模拟曲线与实验测量数据绘制曲线进行对比分析，找出存在误差原因，通过实验结论对理论模型进行修正，获得实验优化方案及各相关因素对倍频效率影响的相关结论。进度安排第1周－第2周熟悉论文研究内容、具体要求及指标，完成相关内容外文文献翻译。第3周－第4周查阅相关资料，完成文献综述和论文开题报告的撰写。第5周－第6周推导出连续LD侧面抽运Nd:YAG/KTP/BBO倍频转换效率解析表达式，分析出影响二倍频、四倍频转换效率高低的各相关因素。第7周－第8周在建立的理论模型基础上，通过数值模拟研究各相关因素对二倍频、四倍频转换效率的影响，并给出数值模拟关系曲线。第9周－第10周完成连续LD侧面抽运Nd:YAG/KTP/BBO紫外激光实验装置的设计与搭建。第11周－第12周对影响转换效率的各相关因素进行实验测量，定量研究各相关因素对二倍频、四倍频转换效率的影响，获取各相关因素与二倍频、四倍频转换效率的实验关系曲线。第13周－第14周整理实验数据，通过对比分析实验结果与模拟仿真结果，得出连续LD侧面抽运Nd:YAG/KTP/BBO紫外激光系统中各相关因素对二倍频、四倍频转换效率影响的相关结论。第15周－第16周完成论文撰写工作，准备答辩。指导教师评语（意见）指导教师签字：年月日5.文献综述（2000字以上，列出主要参考文献）（1）国内外研究对比分析纵观国内外有关266nm紫外激光器的研究现状，目前对266nm紫外激光的获得，最直接的方法是通过晶体的非线性倍频技术，将大功率1064nm基频光和532nm绿光进行腔内或腔外四倍频是实现高功率高重频266nm紫外激光输出。下面我们将从以下几方面进行具体分析：1）获得高效四倍频转换效率的途径目前在激光四倍频过程中为了获得更大的紫外倍频转换效率主要有两种方式:第一，使用峰值功率和单脉冲能量较高的绿脉冲激光(如采用锁模激光器、电光调Q激光器等)；第二，对入射到四倍频晶体中的绿光光束进行会聚。对于前者，虽然输出的紫外光束质量较好且脉冲峰值功率较高；但是由于脉冲重复频率较低，整体紫外输出功率较低。所以国内外对其研究比较少。目前国内研究较多的是单脉冲能量较低，重复频率较高、输出功率较大的准连续紫外脉冲激光器。2000年，山东师范大学何景良等人利用BBO晶体对声光调Q的Nd:YVO4；激光脉冲四倍频，每次倍频前加-50mm的聚焦透镜，获得功率为63mw准连续紫外激光，绿光-紫外光单次通过功率转换效率为11%。2005年，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所谭成桥等人采用一种新的聚焦方式，用透镜一次聚焦,在其焦点附近直接放二倍频(KTP)和四倍频(BBO)晶体，532nm绿光平均功率为850mW；紫外脉冲输出平均功率高达215mW，绿光—紫外光光转换效率为25.2%。由于紫外转换效率与绿光功率密度相关，如何提高绿光功率密度相关是获得高转换效率紫外光输出的关键。再查阅国外大量文献，不难发现日本早已研制出高功率，高转换效率的266nm紫外激光器，美国相干公司和光谱物理公司也已经研制出高重频高达50kHz的产品化266nm紫外激光器。而造成这一差距的原因2）四倍频晶体的研究目前常用的非线性倍频材料如BBO，CLBO，LBO，BIBO和KTP中，LBO，BIBO，KTP在266nm的紫外四倍频中没有合适的相位匹配角。因此在考虑上述必要条件之后仅剩下BBO和CLBO适用于四倍频的倍频过程。CLBO晶体非线性系数大，倍频转换效率高，损伤阈值高，接收角、温度带宽和光谱宽度范围大，离散角小，双折射适中，可以做到较大尺寸，容易产生高次谐波。特别适用于大功率全固态紫外激光器件，其输出功率也大大超出了同等条件下使用其它晶体的结果，但是室温下该晶体在空气中容易吸收水分而开裂，而且价格较为昂贵；虽然BBO晶体四倍频的接收角较小且走离角大，但它的有效非线性系数很大，损伤阂值较高；所以在国内，我们都选用BBO晶体作为晶体，它已经广泛应用于四次谐波的产生。BBO晶体走离角效应大，可以通过温控装置在一定程度上补偿了倍频晶体相位失配。但是现阶段，由于温度匹配技术对晶体控温精度要求比较严格，这就造成需要较庞大的控温装置，严重影响了整机结构紧凑性，因此国外针对市场研发的产品几乎很少采用这种方案。我国清华大学、中科院物理所等几家科研机构近年来通过不懈的努力，已经通过实验验证了温度匹配技术的可行性，并取得了一系列令人瞩目的成果。3）腔型结构的研究腔形式与结构参数直接影响激光器的转换效率，光束发散角、光束质量、激光模式、光斑大小和谐振频率，因此合理选择谐振腔的结构，便于提高倍频转换效率。通过对国内外关于266nm紫外激光器文献查阅和分析。目前应用比较广泛的谐振腔腔型主要有直腔、V型腔Z型腔等等。传统直腔的倍频激光器易于调整，倍频效率高，比较稳定且有较小的体积，更有利于形成整机，适合产品化。国内，2007年，中科院物理所耿爱丛等人首次报道了瓦级实用化全固态266nrn紫外激光器的设计和应用。在简单紧凑的平平直腔内，产生平均功率1.3W、脉宽约11ns和重复频率20kHz的266nm紫外激光。用该紫外激光器清洗发光二极管(LED)基板，结果表明：激光器性能稳定，清洗效果良好。近两年，外腔谐振技术得到国内外的广泛关注，外腔谐振倍频就是在激光腔之外用倍频晶体再建立一个专门用来倍频的谐振腔，它的主要优点是激光腔和外谐振腔最大限度地分立,把倍频过程与基波振荡分开,二者可分别优化,以得到高的转换效率。2008年，索尼公司的ThomasSüdmeyer等人采用了外腔谐振技术获得了二倍频转换效率高达82%，四倍频的转换效率大于50%的12.2W的连续266nm紫外激光的输出。（2）研究趋势从目前国内外研究情况来看，通过LD抽运技术和非线性频率变换技术的不断创新，结合新型、高效的非线性倍频晶体获取266nm波长紫外激光是今后研究和发展的重点，其研究成果为高转换效率、高光束质量、高峰值功率、窄脉冲266nm紫外激光获取技术的研究提供理论及实验依据。虽然目前266nm紫外DPL激光器的研究还面临着诸多问题及难点，但是相信随着整个激光行业的蓬勃发展，激光科研工作者的不懈努力，高性能、低成本非线性晶体的研发成功，全固态LD抽运技术的日趋成熟，266nm紫外激光器的研究必将向更广阔的领域发展。参考文献:[1]T.Katsura,etal.High-power,high-repetitionUVbeamgenerationwithanall-solid-statelaser[J].ProceedingsonAdvancedSolid-StateLaser,2007,Vol.24:223~226[2]Y.K.Yap,etal.Highpowerall-solid-stateultravioletlaserbyCLBOcrystal[J].OSATOPSVol.10,AdvancedSolidStateLasers,1997.10~13[3]A.H.Kung,etal.Anefficientall-solid-stateultravioletlasersource[J].AppliedPhysicsLetters,Vol.72,1998.1542~1544[4]Y.K.Yap,etal.High-powerfourth-andfifth-harmonicgenerationofaNd:YAGlaserbymeansofaCsLiB6O10[J].OpticsLetters,Vol.21,September1,1996[5]SuasmuKonno,etal.Efficiethigh-Pulse-energygreen-beamgenerationbyintracavityfrequencydoublingofaquasi-eontinuous-wavelaser-diode-pumpedNd:YAGlaser[J].AppI.OPt,2001,40(24):4341~4343.[6]KojimaT.KonnoS.FujikawaS.etal.High-reliablehigh-power266nmall-solid-stateUVlaser[J].Proe.SPIE,2002,4426:468~71.[7]T.Kojima,etal.20-Wultraviolet-beamgenerationbyfourth-harmonicgenerationofanall-solid-statelaser[J].OpticsLetters,Vol.25,January1,2000[8]M.Nishioka,etal.Improvementoflaser-induceddamagetoleranceinCsLiB6O10forhigh-powerUVlasersource[J].LasersandElectro-Optics,2003.3[9]WangGuiling,etal.28.4W266nmultraviolet-beamgenerationbyfourth-harmonicgenerationofanall-solid-statelaser[J].OpticsCommunications259,2006.820~822[10]耿爱丛，等.实用化全固态266nm激光器的研究[J].光电子·激光,2007,18(7)：767~769[11]周城，叶子青，郑权等.Cr4+:YAG被动调Q四倍频全固态紫外激光器的研究[J].激光技术,2003,27(4):339~341[12]何京良，卢兴强，贾玉磊等.BBO四倍频全固态Nd:YVO4紫外激光器[J].物理学报,2000,49(10):2106~2108[13]程光华，王屹山，于莲君等.高效全固化钛宝石腔内倍频蓝光和四倍频紫外激光器的研究[J].中国激光,2004,31(7):770~772[14]谭成桥，薛庆华，贾富强等.LD泵浦Nd:YAG/Cr:YAG腔外频率变换高功率紫外激光器[J].光子学报,2005,34(9):1289~1292[15]范秀伟，王云.二极管泵浦Nd:GdVO4晶体紫外激光器的研究[J].激光与红外,2005,35(5):331~334[16]沈德忠等.新型紫外变频晶体CLBO的研究进展[J].激光与红外,2006,36(s):766~770外文文献翻译(4000印刷符号)被动调QNd:GdVO4/Cr4+:YAG激光器产生高效率的四倍频紫外输出Shu-DiPan,Ke-ZhenHan,Xiu-WeiFan,JieLiu,Jing-LiangHe_CollegeofPhysicsandElectronics,ShandongNormalUniversity,Ji’nan250014,ChinaReceived28September2005;accepted6May2006Availableonline5July2006摘要：报道了相干紫外光被动调Q二极管泵浦Nd:GdVO4激光器。泵浦BBO晶体得到了重复频率16kKz，脉冲时间9ns，光功率0.6W的稳定532nm绿光输出。当二极管泵浦入射功率为8W时，266nm紫外光输出的功率约为79mW。1.介绍包括生物技术，医疗诊断和分析仪器，以及半导体检测应用的OEM市场对发展的紫外线（UV）和深紫外激光系统有了极大的兴趣。通过成倍提高二极管泵浦Nd的1μm的激光系统的基频光来效实现了相干紫外线辐射的来源。考虑到，如圆片划线，或小型钻孔加工等一些要求，良好的光束质量加上高的峰值功率，以及高重复率对于高效速度和高的分辨率的微加工技术是非常理想的。被动调Q二极管泵浦微芯片激光器，小型，简单，成本低。该激光器能产生高品质的线偏振光束，通过这中的光束会产生三次或四次的高次谐波输出。此外，随着大于50mW的紫外光输出，平均输出功率足够高，以取代在三分之一大小的聚合应用激光器中的旧氦镉激光技术。此激光也是非线过程中产生时间分辨和紫外拉曼光谱的一个极好的来源，因为困扰拉曼测量的荧光是被删除的信号。在本文中，我们报道了全固态266nm激光的输出功率为79mW。二极管泵浦Nd:GdVO4激光器被动调Q的Cr4+:YAG激光可饱和吸收体获得1064nm基频光，并且和腔内二倍频KTP晶体得到绿光，然后腔外四倍频β-BaB2O4（偏硼酸钡）晶体得到深紫外光。绿光-紫外光的转换效率高达13.2%。2.实验步骤在可满足以下性能因素：脉冲能量，脉冲宽度，重复频率之一的条件下我们能够设计被动调Q激光器，这些参数的提供能够设计出一个理想的激光输出的腔长度，可饱和吸收体厚度和传输小信号，和泵浦功率和密度的激光器。大多数参数在吸收晶体制造设的时候被设置，但仍然通过各种方法的泵浦和腔设计进行灵活性的优化。我们的实验证明，对于给定的激光腔长，泵浦源的亮度与重复频率和准线性都相关。实验采用的激光腔中如图1所示。增益介质是长为5mm，掺杂浓度为0.5%的Nd:GdVO4晶体。在Nd:GdVO4晶体，由于其大的发射截面，其吸收波长为808nm，并且其荧光寿命，非常适合作为具有高重复率数万千赫兹的晶体。Nd:GdVO4晶体在808nm还充当高传输（R<2%）腔镜，在输入面镀1064nm和532nm高反膜（高反，R＜99.5%）并作为高反射镜，在另一面镀1064nm和532nm的增透膜（增透，R＜0.2%）。其传输小信号强度为60%。Cr4+:YAG晶体的基态吸收截面和激发态吸收截面分别为1.2-7.0×10-18和2.2-8×10-19cm2。Cr4+：YAG晶体的激发态吸收截面在脉冲激光性能中发挥着重要作用。当激光强度足够高，大的激发态吸收截面使Cr4+从第一激发态向高激发态跃迁，导致激发态吸收饱和并发生锁模过程。在我们的实验中，锁模调制并没有观察到，部分原因是腔内激光强度是不够使激发态吸收饱和。双晶体是长度为9mm的Ⅱ类相位匹配（θ=90°，φ=23.9°）的KTP晶体，镀1064nm和532nm的增透膜。平面镜为输出耦合镜，镀1064nm高反膜（R＜99.5%）和532nm增透膜（R＜0.5%）。腔长为45mm。泵浦源使用的是最大输出功率为10W的光纤耦合半导体激光器，808nm处的带宽为3nm。耦合光纤的中心直径为400mm，并且数值孔径（NA）为0.2。输出光束聚焦到耦合效率为84%泵浦范围为680μm的晶体上。进入晶体的耦合泵浦光束的质量是非常重要的，限制了输出光束质量。二极管端面泵浦的结构的优化，以确保泵浦光束和激光光束有一个良好的重叠，为了不降低性能应避免热效应（由于泵浦光束的聚集）。图1光学谐振腔和泵浦组织示意图二倍频产生的绿光利用BBO晶体和焦距为50mm的石英四倍频产生266nm紫外激光。高质量的BBO晶体提供从深紫外线中等红外高透明度的全光光谱范围，产生多次谐波的广泛的相位匹配范围，大非线性系数和高光损伤阈值。我们使用了室温下未镀膜，Ⅰ型相位匹配切割，3×3×10mm3的BBO晶体（θ=47.61°，φ=0°），二倍频输出的绿光四倍频产生紫外激光。3.实验结果在获得紫外激光之前，我们需要检查，被动调Q开关1064nm激光器的性能，当Cr4+:YAG激光的小信号强度传输是70%和60%，并且输出耦合器是一种1064nm反射率为80%平镜。1064nmQ开关的平均输出功率和入射的泵浦功率的函数关系图如图2所示。实验结果表明，阈值较低时，Cr4+:YAG激光的小信号传输率是70%，但单调的更多当传输速率为60%时，随着泵浦功率增加，输出功率也同样线性增加。在入射功率为8W时，1064nmQ开关的输出功率为1.08和1.8W，在整个泵浦功率范围内平均斜率效率分别为18.2%和43.9%，相应的Cr4+:YAG激光器的小信号透过率为70%和60%。图2调1064nmQ开关的平均输出功率和泵浦功率的函数关系，Cr4+:YAG激光器的小信号透过率分别是70%和60%我们获得输出功率为600mW，脉宽为9ns，重复频率约为16kHz的基膜形式绿光。绿色光聚焦到直径为80mm偏硼酸钡晶体上，相应的峰值功率密度高达67MW/cm2。这种高功率密度的非线性晶体应安放在单通结构腔之外，提供良好的稳定性和一种简单，高效和紧凑的光束质量。在聚焦光束前面适当悄悄地迅速放置非线性晶体直接可以产生四次谐波，当Cr4+:YAG激光器的小信号透过是60%时，我们测量的266nm紫外激光平均功率是79mW，泵浦功率为8W。四倍频输出的紫外光与入射绿光的转换效率的是13.2%。266nm紫外光终通过一个石英棱镜从剩余532nm绿光分离出来。二倍频和四倍频的输出功率分别为500，79mW。相应的光-光转换效率分别约为6.2%，1%。由绿光-紫外光的最高转换效率达到13.2%。如图3显示了调Q532nm和266nm的平均输出功率和泵浦功率的函数关系。我们得到了16kHz，单脉冲能量为5.0μJ的激光输出。重复频率为16kHz的绿光光束脉冲示意图如图4所示。图3