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紫外、深紫外激光在光刻技术、激光微机械加工,特别是纳米级图形加工、激光光谱、激光光化学合成等领域有着广泛的应用,而通过固体的受激发射过程产生紫外激光是很困难的,原因是:一、同态激光介质需光抽运激发,而抽运光波长必须短于激射波长;二、激射波长越短,其抽运速率要求越高。这两点均难以实现。因此通过多级光学非线性过程产生紫外相干辐射,虽然效率不高,但相对来说较为现实,而波长短于200nm的相干光源需求则更加迫切。在对Hg+离子光频标的研究中,光频标参考跃迁为5d10 6 s2 S1/2→5d96s22D5/2,波长为282nm,需要用194nm附近相差47GHz的深紫外激光来对Hg+离子进行冷却和态的制备。为了获得连续可调谐的194nm深紫外激光,本篇论文设计了以两束相隔固定频率差23.6GHz的532nm连续波绿光作为基频光同时谐振倍频产生266nm紫外激光,然后与商用钛宝石激光器产生的718nm激光和频,进而产生可调谐的双波长194nm深紫外激光的实验方案。在532nm倍频266nm的过程中,我们选择BBO晶体作为倍频晶体,计算了最佳相位匹配角,考虑到双波长共振对腔长的要求对倍频腔进行了初步理论设计,并对所设计的腔的性质参数做了简单估算。对于266nm与718nm和频产生深紫外194nm的非线性过程,我们对几种常见的紫外非线性晶体进行了比较,发现在I类相位匹配的条件下BBO晶体比较合适,并设计了相应的和频腔型。热透镜效应是非线性晶体热效应的一种,是影响三波相互作用效率的一个重要因素。它产生于晶体受热不均而引起的折射率分布的变化,宏观上体现为一个等效透镜的作用。一般来说,热透镜效应主要由以下因素决定:1.介质折射率对温度的依赖性,温度分布的改变直接导致介质折射率的变化。2.由弹光效应引起的折射率的变化。3.热致压力引起介质端面曲率的变化。本文特别对倍频过程中BBO晶体的温度分布和热透镜效应进行了数值模拟,发现热透镜效应受激光束腰半径和基频光功率的影响最大。对于此,可以通过改变腔长避免激光能量过于集中而使晶体局部温度过高,也可以将晶体控制在较低的合适的温度,这样可以减小晶体内的温度梯度,减轻热透镜效应带来的影响。最后本文根据设计的倍频腔型加工制作了倍频腔,进行了532nm倍频266nm的实验。实验中BBO晶体采用热沉法控温在25摄氏度,我们采用Hansh-Couillaud的锁定方法将激光器锁定,在一定的机械振动的范围内能保持连续的紫外光输出。