[发明专利]用于稳定相对外部运行条件的光源

说明书

一种激光装置包括发射具有第一峰值波长的源光束的光源。非线性光学部件用于执行将所述源光束转换成具有第二峰值波长的输出光束的频率转换过程。稳定部件用于最小化构成所述第一峰值波长与所述非线性光学部件中的频率转换过程具有最大值的波长之间的差值的失配误差。所述稳定部件可以包括在所述光源和所述非线性光学部件之间的导热的壳体，以最小化所述光源和所述非线性光学部件之间的温差。所述激光装置可以包括聚焦光学部件，所述聚焦光学部件将所述源光束聚焦为具有大于输出最大输出功率的会聚半角的会聚半角，由此增加了失配误差的可接受范围。

技术领域

本发明涉及一种使用来自示例性使用激光光源的光的频率转换的光源装置，以提供一种相对运行条件的变化具有大的可运行范围的深紫外光源装置。

背景技术

有许多传统光学器件的例子，它们利用材料的非线性光学特性将第一频率的光转换成第二频率的光。常见的例子利用非线性光学特性来提供二次谐波产生(SHG)，由此将由激光光源(“泵浦”激光器)发射的具有第一频率的光转换为具有第一频率的两倍的第二频率的光。这个过程通常被称为倍频。倍频光是类激光，这意味着它具有许多类似于激光器发射的光的特性的特征，例如窄波长范围、高光束质量和强线性偏振。发射倍频光的光子器件通常也被称为激光器或倍频激光器。倍频通常用于为激光器提供发射波长，这些波长很难或不可能通过直接激光来实现。

倍频的效率可以对包括倍频非线性光学材料的温度和输入光的波长的条件的变化敏感。这种灵敏度经常需要使用部件来主动稳定在环境温度或其他条件可能变化的情况下配置的倍频激光器中的一个或多个部件的温度。倍频激光器的一个重要类别用于提供远紫外(UV)光(即波长在约200nm和约300nm之间的光)的发射的那些激光器。对于紧凑、高性能和低成本的深紫外光源，特别是对于深紫外光激光器或类激光光源来说，需求量非常大。需求量很高，因为深紫外光可用于细菌和病毒的有效无化学消毒，并且由于深紫外光的特征荧光、吸收或散射而使化学或生物化合物的传感器成为可能。在深紫外波长处没有激光二极管。

存在用于使用激光二极管发射的光的倍频来产生深紫外光的常规装置的示例。Nishimura等人[日本应用物理杂志(JapaneseJournal of Applied Physics)42p5079(2003)]描述了一种对波长为418nm的输入光束进行倍频的系统，其使用体积庞大且复杂的光学谐振器结构以产生209nm的输出波长。Tangtrongbenchasil等人[日本应用物理杂志(JapaneseJournal of Applied Physics)45p6315(2006)]描述了一种对波长为438nm的输入光束进行倍频的系统，其使用另一庞大且复杂设计的温度控制器直接施加到非线性光学部件(β-BaB₂O₄晶体)使所述部件保持在稳定的温度以产生219nm的波长。Tangtrongbenchasil等人[日本应用物理杂志(JapaneseJournal of Applied Physics)47，p2137(2008)]描述了一种对从激光二极管发射的波长为440nm的输入光束进行倍频的系统，其使用另一庞大且复杂设计，其中激光二极管的温度通过使用热电冷却器(TEC)保持稳定，但其输出的倍频光(波长220nm)具有非常低的光功率(约200nW)。Ruhnke等人[光学快报(OpticsLetters)40，p2127(2015)]描述了一种使用另一庞大、复杂的设计(包括确保非线性光学部件(β-BaB₂O₄晶体)的稳定温度在50℃的烘箱)对波长为445nm的输入光束进行倍频以产生222.5nm的波长输出的系统。在US8743922B2(Enescu等人，2014年6月3日公布)和US20150177593A1(Smeeton等人，2015年6月25日公布)中公开了使用激光二极管泵浦激光器能够发射深紫外光的倍频激光器的其他特征。

引用文献

专利文献

专利文献1:US8743922B2

专利文献1:US20150177593A1