本发明专利技术涉及一种用于产生电磁辐射的装置，所述装置包括：产生具有基波波长的第一辐射(7)的光源(1)；光学谐振器(2)，第一辐射(7)在该谐振器(2)中循环；和位于该谐振器(2)中的倍频器(8)，其将第一辐射(7)至少部分地转化成具有二次或者高次谐波波长的第二辐射(9)，其中所述倍频器(8)包括至少一个非线性晶体(10)。本发明专利技术提出被第一辐射(7)和第二辐射(9)穿过的至少一个分光元件(12)耦合到非线性晶体(10)，其中第一辐射(7)和第二辐射(9)分别朝不同的空间方向离开该分光元件(12)。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种用于产生电磁辐射的装置，所述装置包括：产生具有基波波长的第一辐射(7)的光源(1)；光学谐振器(2)，第一辐射(7)在该谐振器(2)中循环；和位于该谐振器(2)中的倍频器(8)，其将第一辐射(7)至少部分地转化成具有二次或者高次谐波波长的第二辐射(9)，其中所述倍频器(8)包括至少一个非线性晶体(10)。本专利技术提出被第一辐射(7)和第二辐射(9)穿过的至少一个分光元件(12)耦合到非线性晶体(10)，其中第一辐射(7)和第二辐射(9)分别朝不同的空间方向离开该分光元件(12)。【专利说明】用于产生电磁辐射的装置
本专利技术涉及一种用于产生电磁辐射的装置，所述装置包括产生具有基波波长的第一福射的光源，第一福射在其中循环的光学谐振器，和位于该谐振器中将第一福射至少部分地转化成具有二次或者高次谐波波长的第二辐射的倍频器，所述倍频器包括至少一个非线性晶体。
技术介绍
这种装置是从现有技术中已知。从光源通常是激光器中发出的辐射耦合进入光学谐振器中。光学谐振器在基波波长时是共振的，因而谐振器引发谐振器中辐射强度的过量增加。位于谐振器中的是被充以在谐振器中循环的第一辐射的倍频器。该倍频器的非线性晶体以非线性磁化系数为特征。该特征是用于由第一辐射产生具有二次或者高次谐波波长的第二辐射。为了达到这个效果，倍频器的非线性晶体被布置并且定向在与相位对准条件对应的谐振器的光路中。近来，已知基于上述原理该装置容许产生在紫外光谱范围(250nm或更短)内的电磁福射。适当的非线性晶体，例如，还包括硼酸钡(barium borate) (BBO)或氟硼酸钾铍(potassium beryllium fluoroborate) (KBBF)。波长转化后的福射，即，来自于光学谐振器的第二辐射通常是通过具有现有技术装置的二色性装置(dichroic)实现耦合输出。其存在的问题在于二色性装置中的紫外辐射的吸收和散射损耗变得很高，同时在产生紫外光谱范围内的波长转换辐射时发生波长组合。此外，通常商业上可获得的二色性装置的涂层在紫外波长范围内不耐久变得明显。这造成了涂层的退化从而引起该装置的过早损坏。
技术实现思路
在这一背景下，本专利技术的目的是提供一种用于产生波长转换的电磁辐射的装置，该装置能产生在紫外光谱范围内的二次或高次谐波波长的辐射，并且不会出现本文上述的问题。本专利技术通过将至少一个分光元件耦合到非线性晶体而实现该目的，第一和第二辐射通过所述分光元件，同时第一和第二辐射分别沿着不同的空间方向离开该分光元件。本专利技术是基于采用分光元件代替了至今常用的二色性装置，所述分光元件使得第一和第二辐射沿着不同的空间方向传播。不同的空间方向使得第一和第二辐射在空间上分离。该分离可以用于将第二辐射从该光学谐振器耦合出去。在非线性晶体内部，在第一辐射和第二辐射的传播方向之间呈一定角度。该角度也被称为“离散角”。因此，第一辐射和第二辐射这两束光束的空间分离在非线性晶体内已经产生了。第一和第二辐射在传统的装置中，即不采用该具有创造性的分光元件的装置中，平行地离开非线性晶体，因为第二辐射的波矢与第一辐射的传播方向是共线的，并且因为第一和第二辐射在离开非线性晶体时在该晶体/空气(或晶体/真空)界面上发生折射。因此，第一和第二辐射在传统的装置中已经产生空间分离，但是采用常见厚度的晶体例如厚度为20毫米时，输出的光轴之间的距离通常只达到几百ym。该微小的光束位移不足以将第二辐射从光学谐振器中耦合输出。此外，应当考虑的是第二辐射的光束椭圆(beamellipsis)到达第一辐射内使得空间分离(即使其是几何学上可能的)会引起实质上的性能损耗。根据本专利技术，耦合到非线性晶体并且被第一和第二辐射穿过的分光元件目前被实现。分光元件设计成使得第一和第二辐射离开分光元件后的传播方向呈一定角度，该角度大于0°，优选大于5°。第一辐射和第二辐射因此分开。这可以用于将第二辐射从光学谐振器中I禹合输出。在一优选实施例中，该光学谐振器具有两个或更多个反射器，其根据第一和第二辐射离开分光元件的空间方向而被布置、对准和/或整形为使得只有第一辐射在该光学谐振器中循环而第二辐射从该光学谐振器中离开。例如，这能够通过以这种方式布置、对准和/或整形其中至少一个反射器使其仅反射第一辐射并使第二辐射通过该反射器而实现。为了该目的，一种称为D形(D-Cut)的反射镜可用作反射器。只反射第一辐射而使第二辐射通过的任何形状的反射镜都是可能的。在该创造性装置的一个优选实施例中，分光元件是对于第一和第二辐射透明的本体，所述本体结合到非线性晶体的表面上，同时分光元件的材料对于二次或高次谐波波长的折射率不同于非线性晶体的材料的折射率。例如，分光元件的材料的折射率可适应对于基波波长的折射率，而分光元件的材料对于二次或高次谐波波长的折射率偏离非线性晶体的材料的折射率。这导致第一和第二辐射分别朝向不同的空间方向离开分光元件。第二辐射在非线性晶体内对应于相对于第一辐射的离散角前进。第二辐射接着在通过非线性晶体进入分光元件时产生折射，因为对于二次或高次谐波波长，非线性晶体的和分光元件的折射率是不相适应的。这一效果还要由在从分光元件到周围空气(或到真空)的过渡处发生的另外的折射而增强。如果非线性晶体的材料是例如氟硼酸钾铍，那么对于382/191nm的基波和谐波波长的波长组合的离散角为3.6°。通过本创造性分光元件，第一和第二辐射在离开分光元件时的传播方向之间的夹角可以增大到8度，否则两光束平行地在该晶体外侧传播。仅20毫米的传播距离之后，会导致超过2.5毫米的光束位移。该距离足以使第一和第二辐射有效地分离，而不产生任何明显的性能损耗。优选地，分光元件的材料对于基波波长的折射率小于非线性晶体的材料的折射率。如果分光元件的材料对于高次谐波波长的折射率同时大于非线性晶体的折射率，则能够获得第一和第二辐射的传播方向之间的最大角度。在一个实际的配置中，分光元件可以是棱镜，因而其对第一和第二辐射的波长是透明的，其中如果可能的话，分光元件的材料的和非线性晶体的材料的折射率是彼此协调的，以上述的方式。分光元件的棱镜的角度能够便利地设计成用于调整非线性晶体的相位对准条件。该创造性装置尤其适合用于产生紫外光谱范围内的电磁辐射，即基波波长高达500nm,优选高达400nm,其二次或高次谐波波长高达250nm,优选高达200nm。【专利附图】【附图说明】本专利技术的实际示例将基于附图在下文进行更详细的阐述，其中图1是创造性装置的示意图。图2是根据本专利技术的分光元件和非线性晶体中的光路的表现。【具体实施方式】图1是用于产生电磁辐射的创造性装置的示意图，该装置包括光源I。光源I是发射基波波长在可见光或紫外光谱范围内例如382nm的辐射的激光器。该第一辐射耦合进入光学谐振器2。所描述的实际示例是一个由四个反射器(反射镜)3，4，5和6组成的称为蝴蝶结配置的谐振器。耦合进入谐振器2的第一辐射被指定参考标记7。位于谐振器2内的是倍频器8，其将第一辐射7转换为具有二次或高次谐波波长的第二辐射9，倍频器包括至少一个非线性晶体以及分光元件，它们未在图1中更准确地示出。第一和第二辐射7，9朝着不同空间方向离开倍频器8，如图1中指示性示出。第一辐本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于产生电磁辐射的装置，所述装置包括：产生具有基波波长的第一辐射(7)的光源(1)；第一辐射(7)在其中循环的光学谐振器(2)；和位于所述谐振器(2)中的倍频器(8)，其将第一辐射(7)至少部分地转化成具有二次或者高次谐波波长的第二辐射(9)，其中所述倍频器(8)包括至少一个非线性晶体(10)；其特征在于，被第一辐射(7)和第二辐射(9)穿过的至少一个分光元件(12)耦合到所述非线性晶体(10)，其中，第一辐射(7)和第二辐射(8)分别朝不同的空间方向离开所述分光元件(12)。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：M·肖尔茨，
申请(专利权)人：TOPTICA光电公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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