Izgledi primjene 222nm lasera u području izrade fotonskih uređaja 2

Izgledi primjene 222nm lasera u području izrade fotonskih uređaja 2

1.4 Odabir tehničke rute za 222nm laser

Ovaj se odjeljak fokusira na istraživanje kompaktnog potpuno-čvrstog-stanja222 nm UV svjetloizvor. Na temelju gornjeg pregleda literature o LD-pumpanim dubokim ultraljubičastim (DUV)-laserima, karakteristike različitih Nd³⁺-dopiranih kvazi-tro-medija pojačanja sustava, metode LD pumpanja, rezonantne šupljine, Q-metode preklapanja i nelinearno-udvostručenje frekvencije kristali će se analizirati i odabrati kako bi se formulirao tehnički put za postizanje222nm UVizlaz.

1.4.1 Laserski kristal

1. Karakteristike različitih vrsta medija za lasersko pojačanje

1) Srednje pojačanje u -obliku šipke

Solid{0}}laseri koji koriste štapićaste-kristale kao medije za pojačanje nude prednosti kao što su jednostavna i kompaktna struktura, mala težina, dobra kvaliteta zrake, visoka učinkovitost i niska cijena. Do danas su mediji za pojačanje u obliku šipke naširoko korišteni u polu-laserima male-do-srednje snage, uključujući ciljanje aplikacijadaleko UVC lampa 222 nmtehnologija. Promjer medija za pojačanje u-obliku šipke općenito je nekoliko milimetara, a duljina se obično kreće od nekoliko milimetara do nekoliko stotina milimetara. Tipično, metode pumpanja krutih-lasera sa štapićastim-medijima za pojačanje klasificiraju se na temelju odnosa između upadnog smjera svjetla pumpe i smjera širenja oscilirajućeg svjetla, naimeuzdužno pumpanjeipoprečno pumpanje. Njihove strukture prikazane su na slici 1.1 (a) i (b). Uzdužno pumpanje odnosi se na scenarij u kojem se i svjetlo pumpe i oscilirajući laser šire u istom uzdužnom smjeru. Transverzalno pumpanje znači da svjetlost pumpe pada sa strane laserskog medija, dok oscilirajući laser oscilira u uzdužnom smjeru. (Slika 1.1 Shematski dijagrami štapićastih laserskih struktura s uzdužnim i poprečnim pumpanjem, uključujući (a) uzdužno pumpanje i (b) poprečno pumpanje struktura)

Tijekom rada lasera, dio svjetlosne energije pumpe ne pretvara se učinkovito u izlaz lasera, već postoji kao toplina unutar laserskog kristala. Laserski kristali -u obliku šipke rasipaju toplinu uglavnom kroz svoje stranice, što uzrokuje radijalni temperaturni gradijent u kristalu. Ovaj gradijent dovodi do promjena u gradijentu indeksa loma i toplinske deformacije čeonih strana kristala, što u konačnici rezultira učinkom toplinske leće, toplinski induciranom dvolomnosti i toplinski induciranim gubitkom difrakcije. Ovi problemi ograničavaju ubrizgavanje velike snage pumpe i degradiraju kvalitetu zrake i stabilnost snage izlaznog lasera, osobito u kompaktnom222 nm UV svjetlosustava. Posljednjih godina, unatoč značajnom napretku u tehnologiji izvora LD crpke [88], kao i poboljšanjima u tehnologiji rasipanja topline i kvaliteti povezanih laserskih kristala [89–90], izlazna izvedba lasera u obliku štapa- uvelike je poboljšana. Međutim, štapićasti -laseri još uvijek pate od neizbježnog štetnog učinka termičke leće. Stoga su mediji za pojačanje u obliku šipke općenito prikladni za lasere niske-do-srednje snage.

2) Srednje pojačanje tankog-diska

Kao što je prikazano na slici 1.2, medij za pojačanje tankog-diska izrađen je u strukturu vrlo tankog diska duž smjera laserske oscilacije, debljine koja se obično kreće od 100 do 300 μm i promjera od 10 do 20 mm. Filmovi potpune refleksije i za svjetlo pumpe i za oscilirajuće svjetlo obloženi su s jedne strane tankog-disk medija, koji se zatim fiksira u potpunom kontaktu sa hladnjakom i hladi cirkulirajućom vodom. (Slika 1.2 Shematski dijagram laserske strukture tankog{10}}diska)

Ova struktura osigurava veliku kontaktnu površinu između čeone površine medija i hladnjaka, olakšavajući brzo i dostatno rasipanje topline koju apsorbira medij pojačanja kroz ovu veliku kontaktnu površinu. Smjer temperaturnog gradijenta laserskog kristala u ovoj strukturi u skladu je sa smjerom širenja oscilirajuće svjetlosti u šupljini. Teoretski, ovaj temperaturni gradijent je malen i ne utječe na izlaznu učinkovitost lasera ili kvalitetu zrake. U usporedbi s štapićastim-kristalnim laserima, tanki-disk laserski kristali imaju veću površinu za disipaciju topline i volumen pumpe svjetlosti, što rezultira većom učinkovitošću disipacije topline i prikladnošću za visoko-snažno svjetlo pumpe. Zbog izuzetno male debljine laserskih kristala tankog-diska, reflektor za svjetlo pumpe obično je dizajniran u paraboličnu strukturu kako bi svjetlost pumpe prošla kroz kristal tankog-diska više puta, čime se poboljšava učinkovitost iskorištavanja svjetla pumpe. Među medijima za pojačanje tankog-diska, Yb:YAG kristali imaju prednosti kao što su mali kvantni defekt, jednostavna struktura energetskih razina i nema parazitskih učinaka (npr. apsorpcija u-pobuđenom stanju (ESA), pretvorba naviše (ETU) i križna-opuštenost) [91]. Stoga su tanki{17}}mediji za pojačanje diska koji se temelje na ovom materijalu opsežno proučavani posljednjih godina i pokazuju znatan potencijal za visoko{18}}laserski izlaz, iako rjeđe za specijalizirane222nm žaruljadizajne. TRUMPF GmbH (Njemačka) je razvio Yb:YAG laser s tankim-diskom sa srednjom strukturom pojačanja od više-diska, postižući izlaznu snagu na razini kilovata.

3) Slab Gain Medium

Slično laserima s tankim-diskom, pločasti laseri također su razvijeni za rješavanje toplinskih učinaka koji se javljaju kod-generiranja lasera velike snage. Međutim, njihova se struktura značajno razlikuje od one kod tankih-disk medija za pojačanje: debljina medija za pojačanje ploče smanjena je u smjeru okomitom na oscilirajuću svjetlost, obično na nekoliko milimetara. Godine 1972. WS Martin i sur. [92] predložio je tipični Zig-Zag pločasti laser, čija je struktura prikazana na slici 1.3. Usvaja metodu bočnog pumpanja, gdje je smjer temperaturnog gradijenta u mediju za pojačanje isti kao smjer širenja svjetla pumpe (tj. okomito na veliku površinu kristala). Kako bi se riješio učinak termičke leće, povećala propusnost oscilirajućeg svjetla i smanjio gubitak refleksije oscilirajućeg svjetla na površini ploče koja propušta svjetlo-, površina medija za pojačanje koja propušta svjetlost obično se reže pod Brewsterovim kutom. To omogućuje oscilirajućem laseru da se širi kroz višestruke potpune refleksije na velikim površinama medija za pojačanje, čime se poništavaju toplinski učinci laserskog kristala u smjeru svjetla pumpe. Pločasta struktura igra važnu ulogu u području lasera-do-velike snage. (Slika 1.3 Shematski dijagram ploče laserske strukture)

4) Fiber Gain Medium

Vlaknasti laseri razvijeni su na temelju vlaknastih pojačala, koristeći staklena vlakna dopirana rijetkom{0}}zemljom- kao medij za pojačanje. Zbog velike površine-i-omjera volumena medija za dobivanje vlakana, vlaknasti laseri imaju inherentne prednosti u izvedbi disipacije topline i obećavajuće izglede za primjenu u polju lasera velike-snage. U usporedbi s tradicionalnim strukturama jedno-modnih vlakana, dvostruko-obložena vlakna imaju dodatni unutarnji omotač koji se sastoji od četiri dijela: jezgra, unutarnji omotač, vanjski omotač i zaštitni sloj. Slika 1.4 prikazuje njegovu tipičnu strukturnu shemu. Jezgra služi kao medij za lasersko osciliranje, a laserski izlaz u jednom-modu ili više-modu može se dobiti ovisno o veličini jezgre. (Slika 1.4 Shematski dijagram strukture vlaknastog lasera)

Obično se nepravilne strukture (npr. eliptične, u obliku D-, kvadrata i u obliku cvijeta šljive-) koriste za spajanje svjetla pumpe u unutarnju oblogu, bez zahtjeva za način unosa svjetla pumpe. Svjetlo pumpe širi se naprijed-natrag između unutarnjih i vanjskih obloga i apsorbira je jezgra nakon višestrukih prolaza. Krajnji vanjski sloj je zaštitni sloj vlakna. Među ionima rijetkih{7}}zemlja kao što su Nd³⁺, Er³⁺, Yb³⁺ i Tm³⁺, Yb³⁺-dopirana dvostruko-obložena vlakna imaju mnoge prednosti (npr. izuzetno nisko toplinsko opterećenje, mali kvantni defekt i širok izlazni raspon valnih duljina (975–1180 nm) [93-94]), što ih čini trenutno najproučavanijim vlaknastim laserima.

5) Usporedba karakteristika različitih medija za lasersko pojačanje

Iako tanki-mediji s diskom, pločom i vlaknima pogoduju izlaznoj-laserskoj snazi, laseri s tankim-medijom s diskom ili pločom imaju relativno složene strukture, velike količine i visoke troškove. Slično tome, vlakna su dugačka, a struktura vlakana kvazi-tri-sistema u obliku šipke-dopiranih Nd³⁺-za pojas od 0,9 μm složena je, glomazna i skupa. S obzirom na cilj ove studije-razvoj kompaktnogdaleko UVC lampa 222 nmsustav-Nd³⁺-dopirani štapićasti-mediji za pojačanje poželjni su kao laserski kristal.

2. Nd³⁺-dopirani kvazi-tro-medij za pojačanje sustava

Nd:YVO₄ i Nd:GdVO₄ laserski kristali imaju glavnu valnu duljinu emisije od 0,91 μm u svojim kvazi-tro-sustavima. Kao važan dobitak medija za generiranje222nm UVputem četverostrukog udvostručavanja frekvencije, oni pokazuju izvrsna fizička i optička svojstva. Kristal itrijeva vanadata (Nd:YVO₄) dopiranog neodimijem- ima tetragonalnu strukturu i pripada jednoosnom kristalnom sustavu. Njegov dvolom Δn je u rasponu od 0,2225 do 0,254, a njegov transparentni raspon valnih duljina je 0,45-4,8 μm. S tvrdoćom koja je bliska onoj stakla, ne otapa se lako i lako se obrađuje i premazuje. Stoga je to trenutno jedan od najčešće korištenih laserskih kristala. Tablica 1.4 navodi fizička svojstva kristala Nd:YVO₄. Emisioni-presjek Nd:YVO₄ na 0,914 μm (σ₉₁₄ₙₘ) je približno 19,5×10⁻²⁰ cm². U blizini pojasa od 808 nm, kristal Nd:YVO₄ ima širok apsorpcijski pojas (oko 21 nm). Učinkovitost apsorpcije kristala Nd:YVO₄ za svjetlo pumpe povezana je sa smjerom polarizacije između svjetla pumpe i izlaznog lasera, s najvećom učinkovitošću apsorpcije kada su dva smjera ista. Za kristale s -osi, E-vektor lasera je paralelan sa π-smjerom polarizacije optičke osi kristala i okomit na σ-smjer polarizacije optičke osi. Međutim, u usporedbi s σ-polarizacijom, kristal pokazuje jaču apsorpciju svjetla pumpe i jače zračenje u smjeru π-polarizacije. U međuvremenu, učinkovitost udvostručenja frekvencije polarizirane svjetlosti je relativno veća tijekom udvostručavanja frekvencije. Stoga se uglavnom koriste kristali Nd:YVO₄ s -osnim rezom s π-polarizacijom.

Tablica 1.4 Fizička svojstva kristala Nd:YVO₄

Struktura energetske razine kristala Nd:YVO₄ prikazana je na slici 1.5. Kristal Nd:YVO₄ ima visoke stope apsorpcije svjetlosti blizu pojasa od 808 nm i 879 nm. Čestice na razini energije tla apsorbiraju svjetlo pumpe i prelaze na razinu energije 4F₅/₂. Međutim, životni vijek čestica na energetskoj razini 4F₅/₂ vrlo je kratak (približno 10⁻¹⁰ s) i one brzo prelaze na metastabilnu energetsku razinu 4F3/₂ putem ne-radijacijske relaksacije. (Slika 1.5 Shematski dijagram strukture energetske razine kristala Nd:YVO₄)

Životni vijek čestica u metastabilnoj energetskoj razini 4F3/₂ je relativno dug (približno 10⁻⁴ s), što daje uvjet za inverziju naseljenosti. Kristal Nd:YVO₄ ima četiri glavne prijelazne energetske razine: 4F3/₂→4I₁₁/₂, 4F3/₂→4I₁₃/₂, 4F3/₂→4I₁5/₂, i 4F3/₂→4I₉/₂, što odgovara valnim duljinama emisije od 1064 nm, 1342 nm, 1839 nm, odnosno 914 nm. Na sobnoj temperaturi, spektralna linija od 1064 nm ima najveći presjek emisije-i najveći koeficijent pojačanja, a slijedi je spektralna linija od 1342 nm, dok spektralne linije od 1839 nm i 914 nm imaju najmanji. Među gornja četiri prijelaza energetske razine, prijelaz 4F3/₂→4I₉/₂ pripada kvazi-sustavu tri-razine kristala Nd:YVO₄. Pod utjecajem polja rešetke domaćina, svaka energetska razina Nd³⁺ iona prolazi kroz Starkovo cijepanje. Laserska razina energije 4F3/₂ dijeli se na dvije pod-razine (R₁ i R₂), koje su vrlo blizu jedna drugoj. Populacije čestica na pod-razinama R₁ i R₂ slijede Boltzmannov zakon distribucije, čineći 55% odnosno 45% ukupnih čestica na energetskoj razini 4F3/₂. Niža laserska energetska razina ⁴I₉/₂ također prolazi kroz Starkovo cijepanje, formirajući 5 pod-razina (Z₁~Z5), a populacija čestica u svakoj pod-razini također slijedi Boltzmannov zakon distribucije. Spektralna linija od 914 nm generira se prijelazom čestica s R1 pod-razine 4F3/₂ na Z5 pod-razine 4I₉/₂. Prema Boltzmannovoj distribuciji, populacija čestica u nižoj laserskoj pod-razini Z₅ čini 5% ukupnih čestica na energetskoj razini 4I₉/₂. Ove čestice u nižoj pod-razini uzrokuju reapsorpciju lasera od 914 nm generiranog prijelazom razine energije lasera 4F3/₂→⁴I₉/₂, što ozbiljno utječe na snagu praga i učinkovitost nagiba izlaza lasera. Stoga je potrebno-dubinsko istraživanje kako bi se učinkovito suzbio utjecaj reapsorpcije u kvazi-sustavu s-tri razine i poboljšala izlazna izvedba ciljanja lasera sustava s kvazi-tri-razine222 nm UV svjetlo.

GdVO₄ i YVO₄ su matični kristalni materijali s istom strukturom. Prijelaz energetske razine 4F3/₂→4I₉/₂ u kvazi-tro-razinskom sustavu kristala Nd:GdVO₄ generira 912 nm laser. Tablica 1.5 uspoređuje ključne parametre performansi kristala Nd:YVO₄ i Nd:GdVO₄ u njihovim sustavima kvazi-tri-razine, uključujući osnovnu valnu duljinu, frekvenciju-udvostručenu valnu duljinu, presjek stimulirane{9}}emisije, životni vijek gornje-razine, apsorpciju poprečni-presjek, širina apsorpcijskog pojasa i toplinska vodljivost.

Tablica 1.5 Usporedba parametara performansi kristala Nd:YVO₄ i Nd:GdVO₄ u kvazi-tri-sustavima

Kroz gornju usporedbu fizičkih i optičkih svojstava, kristali Nd:YVO₄ i Nd:GdVO₄ svaki imaju svoje karakteristike kao potencijalni mediji za pojačanje. U usporedbi s Nd:GdVO₄, kristal Nd:YVO₄ ima širi pojas apsorpcije blizu pojasa od 808 nm, što smanjuje zahtjeve za izvore pumpe i tehnologiju kontrole temperature i omogućuje relativno opuštene vanjske radne uvjete lasera. Osim toga, ima malo dulji životni vijek gornje-razine (pogodan za pulsirajuće lasere) i prednosti u cijeni. Stoga je kristal Nd:YVO₄ odabran kao medij laserskog pojačanja u ovoj studiji za postizanje učinkovite222nm žaruljaprototipovi.

1.4.2 Metoda crpljenja

U LD{0}}pumpanim-laserima čvrstog stanja postoji više metoda za spajanje emitirane svjetlosti LD-a u medij laserskog pojačanja. Obično se ove metode klasificiraju u dvije vrste na temelju odnosa između smjerova širenja svjetla pumpe i oscilirajućeg lasera:završno pumpanje (uzdužno)ibočno pumpanje (poprečno)(vidi sliku 1.1). U nastavku se analiziraju i uspoređuju strukturne karakteristike ove dvije metode crpljenja.

1. Kraj pumpanja

LD end-pumpani laseri niske-do-srednje snage-state imaju prednosti jednostavne i kompaktne strukture, dobre kvalitete zrake i visoke učinkovitosti, što ih čini najčešće korištenim laserima, posebno u222nm UVgeneracijske postavke. Uglavnom se sastoje od tri dijela: izvor LD pumpe, optički spojni sustav i-laser u čvrstom stanju, čija je struktura prikazana na slici 1.1 (a). Laser koji emitira LD se prenosi za pumpanje duž smjera oscilirajućeg svjetla u šupljini, a snop se fokusira u medij za pojačanje. Optimiziranjem parametara rezonantne šupljine može se postići odgovarajući omjer veličine točke između svjetla pumpe i oscilirajućeg svjetla (tj. usklađivanje načina). Ovaj omjer ima značajan utjecaj na učinkovitost pumpanja svjetla pumpe i izlazne performanse lasera. Osim toga, svjetlo pumpe širi se na veliku udaljenost u laserskom kristalu i kristal je u potpunosti apsorbira, što rezultira niskom snagom praga pumpe i visokom učinkovitošću nagiba lasera s ovom metodom pumpanja. Stoga se LD end{10}}tehnologija crpljenja naširoko koristi u laserima niske-do-srednje snage u-pokretnom stanju s visokom kvalitetom snopa i visokom učinkovitošću pretvorbe. Postoje dvije glavne vrste krajnje-tehnologije crpljenja:

Emitirano svjetlo laserske diode izravno se ubrizgava u laserski kristal putem optičkog sustava spajanja. Optimiziranjem dizajna rezonantne šupljine i parametara sustava za spajanje, može se postići optimalno preklapanje između snopa pumpe i oscilirajućeg snopa.

Izlazna svjetlost LD-a prvo se spaja na optičko vlakno, a zatim se ubrizgava u medij laserskog pojačanja kroz izlaz vlakna. Ova metoda ne samo da izolira polu{1}}laser od laserske diode kako bi se smanjio međusobni utjecaj toplinskih učinaka, već također omogućuje vlaknu da oblikuje izlaznu svjetlost LD-a, što je pogodno za postizanje usklađivanja načina.

2. Bočno pumpanje

Iako zavr-pumpajuća struktura ima prednosti visoke učinkovitosti i dobre kvalitete snopa, ona ne može ubrizgati veliku snagu pumpanja zbog ograničenja malog područja pumpanja laserskog kristala i štetnog učinka toplinske leće. S povećanjem izlazne snage LD-a i poboljšanjima u tehnologiji rasipanja topline, istraživači su optimizirali parametre laserskih kristala pomoću višestrukih LD nizova temeljenih na strukturi lasera-pumpanih lampom, ubrizgavajući svjetlosnu energiju pumpe u kristal s površine cilindra ili kvadra. Ova metoda pumpanja povećava područje ubrizgavanja svjetla pumpe i površinu rasipanja topline laserskog kristala, čime se značajno poboljšava i snaga ubrizgavanja i izlazna snaga. Osim toga, povećana veličina medija pojačanja također pridonosi određenom povećanju izlazne snage lasera. Struktura bočnog crpljenja prikazana je na slici 1.1 (b). Trenutačno većina svih-solid{9}}lasera s izlaznom snagom u rasponu od stotina vata do kilovata ima strukturu bočnog pumpanja.

3. Usporedba dviju metoda crpljenja

LD pumpanje ima prednosti jednostavne i kompaktne strukture, visoke učinkovitosti i dobre kvalitete snopa. Iako pumpanje s strane LD-a pogoduje izlaznoj-laserskoj snazi, ima relativno složenu strukturu i veliki volumen. Stoga je LD kraj-metoda crpljenja usvojena u ovoj studiji za kompaktdaleko UVC lampa 222 nmaplikacije.

1.4.3 Laserska rezonantna šupljina

U svim-solid{1}}laserima, odabir laserske rezonantne šupljine ima značajan utjecaj na izlaznu izvedbu lasera. Nakon određivanja parametara laserskog kristala, potrebno je odabrati odgovarajuću rezonantnu šupljinu na temelju zahtjeva za performanse laserskog izlaza. Iz gornje analize sustava energetskih razina Nd³⁺-dopiranog medija pojačanja, kvazi-tri-sustav ima mali presjek emisije-i pati od reapsorpcije. Ovi nepovoljni čimbenici nemaju-zanemarljiv utjecaj na postizanje velike-snage i visoke{12}}zrake-kvalitete temeljne frekvencije svjetlosnog izlaza. Stoga, pri odabiru strukture rezonantne šupljine, potrebno je uzeti u obzir dva aspekta: ona bi trebala biti pogodna za povećanje izlaza svjetlosti osnovne frekvencije i postizanje učinkovitosti udvostručenja visoke frekvencije. Iz gornjeg pregleda literature o DUV-laserima u čvrstom stanju, za sustave s četiri-razine, najjednostavnija metoda za generiranje četvrtog harmonika je korištenje generiranja drugog harmonika izvan šupljine. Međutim, za kvazi-tro-sustav usvojen u ovoj studiji, učinkovitost pretvorbe udvostručenja frekvencije dobivena generiranjem drugog harmonika izvan šupljine bit će prilično niska. Stoga, za učinkovito generiranje222 nm UV svjetlo, potrebno je sveobuhvatno razmotriti i odabrati strukturu rezonantne šupljine koja se lako implementira i omogućuje visoko{0}}učinkovito udvostručenje frekvencije.

Da bi se poboljšala učinkovitost udvostručavanja frekvencije, kristal za-udvostručenje frekvencije obično se postavlja unutar laserske šupljine (tj.intrakavitetno udvostručenje frekvencije). To omogućuje svjetlu osnovne frekvencije da prođe kroz-kristal s udvostručenjem frekvencije više puta (naprijed i natrag), čime se poboljšava stopa iskorištenja svjetla osnovne frekvencije. Najčešće korišteni tipovi šupljina uključujuravno-udvostručenje frekvencije unutar šupljine, V-udvostručenje frekvencije unutar šupljine, iZ-udvostručenje frekvencije unutar šupljine, čije su strukture prikazane na slikama 1.6–1.8. Slična učinkovita metoda je korištenje ekstrakavitacijske rezonantne šupljine za povećanje cirkulirajuće snage osnovnog vala, harmonijskog vala ili oboje.

Ravna -struktura šupljine ima prednosti jednostavnog i kompaktnog dizajna i lake prilagodbe, ali njezina je učinkovitost udvostručenja frekvencije niska. To je zato što se veličine točke na mediju laserskog pojačanja i kristalu-udvostručavanja frekvencije ne mogu slobodno odabrati, što onemogućuje postizanje usklađivanja načina snopa i učinkovitosti udvostručavanja visoke frekvencije. Stoga ravna -struktura šupljine nije prikladna za kvazi-tro-sistemski medij dopiranog Nd³⁺{6}}dopiranog.

Rezonantna struktura V-šupljine ima dva relativno neovisna pojasa snopa na svoja dva kraka, koji mogu istovremeno zadovoljiti uvjete usklađivanja modova i visoko-učinkovitog udvostručavanja frekvencije. Međutim, pati od astigmatizma, što smanjuje kvalitetu laserskog snopa.

Z-šupljina ima visoku učinkovitost udvostručenja frekvencije i dobru toplinsku stabilnost, s malo boljom kvalitetom snopa od V-šupljine. Međutim, ima složenu strukturu i veliki intrakavitetni gubitak.

Za rezonantnu šupljinu izvan šupljine potreban je širokopojasni servo za preciznu kontrolu duljine šupljine, a propusnost ulaznog zrcala za upadnu svjetlost mora biti impedancija-usklađena s ukupnim gubitkom šupljine kako bi se postigla najveća učinkovitost pretvorbe. To rezultira relativno složenom cjelokupnom strukturom. (Slika 1.6 Shematski dijagram LD kraj-pumpane ravne-strukture unutaršupljinskog udvostručavanja frekvencije) (Slika 1.7 Shematski dijagram LD end{7}}pumpane V-unutarnje šupljine strukture udvostručavanja frekvencije) (Slika 1.8 Shematski dijagram LD end-pumpane strukture Z-struktura udvostručenja frekvencije unutar šupljine)

Na temelju gornje analize, laserska rezonantna šupljina u obliku slova V s intrakavitetnom generacijom drugog harmonika preferirana je u ovoj studiji, a relativno jednostavna metoda fokusiranja leće usvojena je za ekstrakavitetni dio četverostrukog udvostručavanja frekvencije za optimizaciju222nm žaruljaperformanse.