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          表1：在常见的全息波长处，Toptica可            全息技术的驱动应用                         长，所以图像投影结果可能非常暗或
          提供的输出功率
                                               专用光学半导体的制造工艺需要                者甚至不可见。这里二极管激光器的
          激光波长                   输出功率      在材料内部全息生成光栅。这通常使                  另一项优势起了作用，这就是可以
          193 nm                  0.1 mW   用频率转换的气体激光器或二极管激                  将写入激光器调谐到所选择的发射波
          213 nm                   10 mW   光器在 244nm 处完成。由五倍频脉               长。这就解决了在写全息图之前设备
          266 nm                  300 mW   冲 Nd ：YAG 激光器产生的 213nm 波          照明源的缺陷。
          405 nm                  800 mW   长，可以用二极管激光器的高功率连                     图 3 显示了这种调谐曲线的示
          457–462 nm*             500 mW   续波运行提供，包括这里介绍的所有                  例，演示了在 480nm 附近自动调谐
          525–535 nm*             500 mW   功能。                               14nm。未优化的二极管激光器在功
          633 nm                  500 mW       向更短波长的进一步重要进展是                率下降至峰值功率的 90％以下之前，
          645–655 nm*             500 mW   使用氟代硼铍酸钾（KBBF）晶体作                 在整个设定波长上调谐超过 2nm。自
         *提供调谐型号
                                           为倍频介质，从而允许采用二极管激                  动优化的二极管激光器在达到 90％的
          可以用光纤放大器代替锥形放大器                  光器而不是准分子激光器在 193nm                标准之前，调谐超过 11nm，这使得
         （TA）半导体增益芯片，例如 Toptica            波长处实现全息成像。         [3]            有用调谐范围增加 5 倍。
          公司的 SodiumStar 激光器中就使用               像微软 Hololens 这样的增强现实             这些二极管激光器系统本质上是
          了光纤放大器，该放大器在 589nm （AR）设备就是全息技术的新兴消费                               有效的，通常消耗 <100W 的电功率。
          提供 22W 的输出功率，可为望远镜               应用的例子。AR 有可能彻底改变工                 这意味着与更耗电的气体激光器相
          创建人造导星。      [2]                 作场所的步伐，并有可能取代智能手                  比，可节省数十万千瓦时。另外，它
             干涉图样的分辨率对塑造电子设                机。类似的大规模市场应用在汽车领                  们在无需水冷的条件下运行，这不仅
          备中用到的越来越小的光刻特征非常                 域，其中重要的驾驶员信息，例如当                  简化了激光器的设置和操作，而且降
          重要。这反过来需要更短的激光波长。 前车速，可以使用抬头显示器直接投
                                                                              a)
          气体激光器能直接提供紫外波长，已                 射“到路上”。在这些应用中，全息                  Offset from 405 nm (pm)
          经有几个标准波长广泛应用于全息和                 成像设备在环境光和投影图像方面都                    0.0
         （非相干）光刻应用。因此，由于具                  具有最佳亮度。因此，用户能体验到                   -2.5         5.0
                                                                                           2.5
          有操作简单、光束参数优异、运行成                 真实地沉浸在他们的增强现实中。                          Offset from  0.0
                                                                                      405 nm
                                                                              -5.0      (pm)
          本较低等优势，二极管激光器已经进                     由于照明 LED 或激光二极管具                            -2.5
          入了以前由气体激光器主导的一些应                 有围绕设计波长散射数纳米的发射波                   -7.5         -5.0  0  4  8 12 16
                                                                                     Time after auto-optimization (hours)
          用领域。                              Normalized                       -10.0
                                            output power                          0   100  200  300  400
             例如，波长 407nm 的氪离子激光             (a.u.)      11 nm                 Time after auto-optimization (hours)
                                                         2 nm
          器被 405nm 的二极管激光器取代已               1.0                               b)
          有数年。 这种替换可以通过使用直                  0.8                                Wavelength   Probe light  Laser
                                                                                reference
          接二极管来实现，或者如果需要瓦级                                      Automatic      (Spectroscopy,          with
                                                                                                       lock
                                            0.6                optimization               Reference signal
          功率，则可以通过倍频功能强大、稳                                                     wavelength             option
                                                                                 meter)
          定的窄带 IR 激光器来实现。UV 波               0.4                Without                  Wavelength-stabilized output
                                                               optimization
          长可以通过二次倍频来实现。最常见                  0.2                              图4：（a）405nm自由运行激光器的残余波长漂移，
                                                                             其中漂移在超过400小时后仍然保持在1pm以下；在
          的 266nm 波长应用，所使用的激光                                                重复运行优化程序（每条曲线对应于单次运行后采
                                            0.0
          器能提供 300mW 相干输出功率、并                  474  476  478  480  482  484  486  488  集的数据集）之后，自由运行激光器可靠地找到稳
                                                     Wavelength (nm)         定运行的最佳波长。整个测量过程中没有观察到跳
          具有接近衍射极限的光束质量（通常                 图3：具备（红色）和不具备（黑色）自动优化激            模（插图）。（b）激光系统的主动波长稳定，其中
           2
          M <1.2）。                         光输出功率自动调谐的SHG二极管激光系统；由            激光可以稳定到外部参考源，例如光谱盒（390.1nm
                                           90％峰值功率标准给出的有用调谐范围，通过自动           或397.5nm目标波长）或波长计（所有波长）。在实
                                           优化程序增加到5倍。                        际情况下，波长稳定性受到参考源的限制。

          36 Jul/ Aug  2018                                 www.laserfocusworld.com.cn    Laser Focus World China   激光世界
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