[发明专利]用于产生电磁辐射的装置

说明书

本发明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)。

技术领域

本发明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的光源，第一辐射在其中循环的光学谐振器，和位于该谐振器中将第一辐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。

背景技术

这种装置在现有技术中已知。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，由此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，对应于相位校准条件将倍频器的非线性晶体被布置并且定向在谐振器的光路中。

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)内的电磁辐射。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)。波长转化后的辐射，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器件(dichroic)实现耦合输出。其存在的问题在于二色性器件中的紫外辐射的吸收和散射损耗变得很高，其中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器件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。

发明内容

在这一背景下，本发明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。

本发明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，其中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。

本发明是基于采用分光元件代替了至今常用的二色性器件，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μm。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。

根据本发明，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耦合输出。