诸如非线性晶体的波长转换器（３４）具有斜切的出射表面（３６），以从基波波长或不同谐波波长分离谐波波长。固态光学盖层媒质（２８）具有入射表面（３８），其被斜切成与变换器出射表面相配。光学盖层媒质（２８）对基波波长和被选谐波波长基本上是透明的，具有与波长变换器（３４）相似的折射率，并且在被选波长具有的损坏阈比波长变换器（３４）的各自损坏阈更大。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
0002本专利技术涉及高功率激光波长变换，并更具体地涉及非线性晶体 的改进以促进耐久性。
技术介绍
0003激光系统被用在包括通信、医学、和显微机械加工的多种应用 中。这些应用利用多种激光波长和输出功率。但是，可用的激光波长受 限于少量激光媒质组合物或复合物(laser media composition)的发射性能，这些激光媒质组合物以相对有限数量的波长发射有用的激光输出。0004通过使用多种波长变换方法，可用激光波长的数目已经得到了 扩展。这些方法包括在激光腔之内或之外使用非线性晶体，以提供由激 光媒质发射的波长的谐波波长。KTP (磷酸钛氧钾，KTiOP04) 、 BBO (P-硼酸钡，(3-BaB204)、和LBO (三硼酸锂,LiB305)是最常用的用于 激光波长变换的非线性晶体。这些晶体的性质不同，但它们一般具有大 的非线性光学系数、宽的透光度和相位匹配范围、宽的角带宽和小的离 散角、高光学均匀性、以及有效的频率变换。0005大多数非线性晶体也具有如下缺点诸如吸湿和/或静电或者几 乎没有满意的损坏阈。典型地，将抗反射(AR)涂层或其它涂层施加到 晶体表面上以减少损耗。涂层还防止晶体受潮或其它污染。但是，涂布非线性晶体比涂布诸如熔凝氧化硅、蓝宝石、和YAG (钇铝石榴石)等 的传统光学材料更加困难，这主要是由于非线性材料的材料性质。尤其 在高功率和/或紫外(UV)波长应用中，非线性晶体上的涂层还容易受到 光学损伤。0006在Grossman等人的美国专利第5，850,407号中，向三重LBO晶体 提供未涂层的布儒斯特(Brewster)切角的色散输出表面，用以分离偏振 基波光束和第三谐波光束，而不引入显著的损耗。第三谐波晶体的未被 涂布的输出表面对潜在的紫外引起的损伤有点不敏感，从而增强了耐久 性。0007在Grossman等人的美国专利第6，697,391号中，向四重晶体提供 了未涂层的沿布儒斯特角斜切的色散输出表面，用以分离偏振基波光束 和第四谐波光束，而不引入显著的损耗。第四谐波晶体的未被涂布的输 出表面对潜在的紫外引起的损伤有点不敏感，并提供了增强的耐久性。 许多工业应用要求在高功率水平(对于150)Lim光斑尺寸，峰值功率从107 到大于l(^W/cm2)下基本无损伤工作(损伤引起的损耗<0.1%)数千小时(典型地>10，000小时)。0008然而，由于晶体的极其静电性质，对LBO裸表面和其它裸露的 频率(或波长)变换晶体表面而言，就存在显著的污染风险。尤其在高 UV功率下，表面的污染明显减少了晶体的损坏阈，而表面损伤对UV功 率的稳定性造成了损害。许多频率变换晶体在本质上也是吸湿的，并可 以吸收大气中的湿气，从而随着时间的推移退化并最终造成晶体表面的 激光损伤。因此，可能需要用于这些频率变换晶体中一些晶体的涂层。
技术实现思路
0009因此，本专利技术的一个目标是提供一种用于激光波长变换的改进 装置。0010在一个实施例中，诸如非线性晶体的波长变换器具有以与传播 基波波长的光轴成一角度所切割的出射表面，以分离谐波波长。固态光 学盖层(overlay)具有入射表面，该入射表面也以一个与波长变换器出 射表面相配的角度进行切割并被光学连接到波长变换器。在一些实施例中，光学盖层通常对谐波波长是基本透明的，具有与波长变换器类似的 折射率，并在基波和/或谐波波长具有的损坏阈比波长变换器具有的损坏 阈更大。0011通过以下优选实施例的详细描述，并参考附图，其它方面和优 点将变得明显。附图说明0012图l是激光器的示意图，该激光器采用复合光学元件进行激光波长变换。0013图2是用于激光波长变换的复合光学元件的一实施例的侧视图。0014图3是用于激光波长变换的复合光学元件的一替代实施例的侧视 图。'0015图4是用于激光波长变换的复合光学元件的又一替代实施例的侧 视图。具体实施例方式0016图1是激光器10的一实施例的示意图，该激光器采用激光媒质12 和复合波长变换元件14a (复合波长变换元件总体用标记14表示)，该复 合波长变换元件沿着光路16进行定位，该光路16经返回镜18和端镜20和 22反射。激光媒质12优选包括常规的固态激射物，例如YAG、YLF、YV04、 YALO、蓝宝石、翠绿宝石、或者CrLiSAF组合物，并且优选产生具有红 外(IR)基波波长的激光辐射或激光能量。这些组合物典型地掺杂有钕、 镱、铒、铬或铥。典型的基本激光IR波长包括但不限于750-800nm， 1064 nm， 1047 nm，和1320nm。然而，技术人员要明白诸如可见光波长的 其它多种波长和其它激光媒质或激光器类型可以被采用，包括但不限于 气体激光器、二氧化碳激光器、准分子激光器或者铜蒸气激光器。固态 激光媒质优选由二极管激光器或二极管激光器阵列来泵浦或抽运，但可 以采用任何传统的激光器泵浦设备或激光器泵浦方案。0017在一实施例中，第一波长变换器24将基本或第一谐波波长、沿光路16传播的某些或所有激光辐射转换成具有第二谐波波长的激光辐射。第一波长变换器24优选包括非线性晶体，其包括但不限于以下组合物BBO、 BIBO (三硼酸铋，BiB306) 、 LiI03 (碘酸锂)、LiNb03 (铌 酸锂)、LBO、 KDP (磷酸二氢钾KH2P04) 、 KTA (砷酸钛氧钾， KTiOAs04) 、 KTP、 AgGaS2 (硫化稼银)、AgGaSe2 (亚硒酸稼银)或 其衍生物，但也可以包括其它波长变换材料。0018抗反射涂层可选择地被施加到第一波长变换器24，和/或第一波 长变换器24可选择地被光学连接到如后所述的固态盖层(overlay)媒质 28a (—般地，固态光学盖层媒质28)。0019复合波长变换元件14包括第二波长变换器34a (第二波长变换器 总体用标记34表示)，其被光学连接到固态光学盖层媒质28。在一般实 施例中，第二波长变换器34将具有谐波波长(包括但不限于第一、第二 或第三谐波)或者一个或多个谐波波长的组合的激光辐射变换成具有一 个或多个被选谐波波长(包括但不限于第二、第三、第四或第五谐波) 的激光辐射。在一个实施例中，第二波长变换器34将具有第二谐波波长 的激光辐射变换成具有第四谐波波长的激光辐射。在另一实施例中，第 二波长变换器34将具有第一和第二谐波波长的激光辐射变换成具有第三 谐波波长的激光辐射。第二波长变换器34可以包括相同或不同的非线性 晶体或者第一波长变换器24的其它波长变换材料。这些波长变换材料具 有各自在被选谐波波长的损坏阈。0020固态光学盖层媒质28包括光学材料，该光学材料具有在基波波 长和一个或多个被选谐波波长的损坏阈，这些损坏阈优选比第二波长变 换器34和域其抗反射涂层的各自损坏阈更大。替代地，固态光学盖层媒 质28采用抗反射涂层，其在基波波长和一个或多个被选谐波波长具有比 第二波长变换器34的抗反射涂层的那些各自性质和/或损坏阈更好的性 质和/或损坏阈。.0021固态光学盖层媒质28包括光学材料，该光学材料对基波波长和 一个或多个被选谐波波长优选是基本透明的。0022固态光学盖层媒质28还优选在基波波长和一个或多个被选谐波 波长本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种谐波激光器，包括：激光媒质，其沿着光路被定位在激光谐振腔内，并适于促进具有第一波长的激光辐射的发生；波长变换媒质，其沿着所述光路进行定位，并适于将来自所述第一波长、其谐波中的一个谐波或者它们的组合的部分激光辐射变换为与所 述第一波长谐波相关的第二波长，所述波长变换媒质具有在所述第一和第二波长的损坏阈以及一个变换器出射表面，该变换器出射表面具有相对于进入波长变换媒质的所述光路的光轴的变换器出射表面角；以及固态光学盖层媒质，其被光学地连接到所述波长变换媒 质的所述波长变换出射表面，并具有盖层入射表面，该入射表面具有与所述变换器出射表面角相配的盖层入射表面角，所述固态光学盖层媒质对所述第一和第二波长是基本透明的，并在所述第一和第二波长具有的损坏阈比所述波长变媒质的各自损坏阈更大。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：Y孙，RS哈里斯，
申请(专利权)人：电子科学工业公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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