[发明专利]减少用于激光高功率频率变换的非线性晶体的表面热效应

权利要求书

1.一种用于产生经频率变换的激光束的装置，所述装置包括：

非线性晶体，具有第一端面和与所述第一端面相反的第二端面，其中，所述非线性晶体被设置为在所述第一端面处接收至少一个输入激光束并且在所述第二端面处输出经频率变换的光束，其中，在频率变换的过程中，至少一个输入激光束的束腰位于所述第一端面和所述第二端面之间；和

第二晶体，具有与所述非线性晶体的第二端面结合的第一端面以及与所述第一端面相反的第二端面，其中，在所述第二晶体的第一端面处的所述经频率变换的光束的直径小于在所述第二晶体的第二端面处的所述经频率变换的光束的直径。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述非线性晶体的第二端面和所述第二晶体的第一端面的特征在于：光学平面度在632nm处小于λ/2并且粗糙度特性好于80/60。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述非线性晶体和所述第二晶体包括基本没有粘合剂的结合界面。

4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述结合界面包括化学激活的界面或扩散结合的界面中的至少一个。

5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述经频率变换的光束的特征在于具有在约0.1mrad到约2000mrad之间的束发散度。

6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述经频率变换的光束的特征在于具有在约0.1mrad到约250mrad之间的束发散度。

7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述经频率变换的光束的特征在于具有在约1μm到约100mm之间的束直径。

8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第二晶体从由下列晶体构成的组中选出：蓝宝石、钇铝石榴石(YAG)、钆镓石榴石(GGG)、钒酸钆(GdVO₄)、氟化钙(CaF₂)和立方氧化锆。

9.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第二晶体的第二端面覆盖 有单层或多层介质覆盖层中的至少一种。

10.根据权利要求1所述的装置，其中，所述非线性晶体从由以下晶体构成的组中选出：磷酸二氢钾(KDP)、硼酸钡(BBO)、三硼酸锂(LBO)、硼酸铋(BiBO)、磷酸氧钛钾(KTP)、砷酸二氢铯(CDA)、氟硼铍酸钾(KBBF)、硼酸锂铯(CLBO)和砷酸钛氧钾(KTA)。

11.根据权利要求1所述的装置，其中：

所述非线性晶体具有第一纵轴，所述第一纵轴垂直于所述非线性晶体的第一端面和第二端面；

所述第二晶体具有第二纵轴，所述第二纵轴垂直于所述第二晶体的第一端面和第二端面；

所述至少一个输入激光束被以相对于所述第一纵轴小于60°的角引入所述非线性晶体的第一端面；并且

所述经频率变换的光束以相对于所述第一纵轴或所述第二纵轴小于60°的角传播。

12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述经频率变换的光束基本平行于所述第二纵轴传播。

13.根据权利要求1所述的装置，其中，与所述至少一个输入激光束相关联的波长由第一波长表征，与所述经频率变换的光束相关联的波长由小于所述第一波长的第二波长表征。

14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述第二波长为UV波长。

15.根据权利要求1所述的装置，其中，所述频率变换过程包括光参量放大(OPA)过程或差频发生(DFG)过程中的至少一个，所述至少一个输入激光束由第一波长表征，所述经频率变换的光束由大于或等于所述第一波长的IR波长表征。

16.根据权利要求1所述的装置，其中，所述非线性晶体和所述第二晶体包括相同的非线性晶体材料，并且所述第二晶体具有偏离相位匹配条件的方向从而减少在所述第二晶体中的所述频率变换的量。

17.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第二晶体的晶格常数基 本等于所述非线性晶体的晶格常数。

18.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第二晶体的折射率基本等于所述非线性晶体的折射率。