[發(fā)明專利]激光束產(chǎn)生裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 01124582.4
• 申請日: 2001-08-09
• 公開（公告）號(hào): CN1337766A
• 公開（公告）日: 2002-02-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金田有史
• 申請（專利權(quán)）人: 索尼株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01S3/108
• 分類號(hào): H01S3/108;H01S3/00
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 羅亞川

本發(fā)明涉及激光束產(chǎn)生裝置，它借助于非線性光學(xué)部件，對輸入光束進(jìn)行波長變換，并且發(fā)射特定波長的激光束。

用光學(xué)諧振器對輸入光束進(jìn)行波長變換，由此產(chǎn)生基波的二次諧波，這種技術(shù)已為人們所熟知。另一種技術(shù)也是人們熟知的，在其中，不同波長的光束被混頻，由此發(fā)出所需波長的激光束。(見A.Ashkin，G.D.Boyd，和J.M.Dziedzic等人所寫的“諧振法光學(xué)二次諧波的產(chǎn)生與混頻”一文，該文發(fā)表于《IEEE?J.Quant.Electron.》，Vol.QE-2，pp.109-124，1966)。

利用這樣一種技術(shù)來發(fā)射波長為266?nm的深紫外激光束的激光束產(chǎn)生裝置已經(jīng)投入實(shí)際使用。這種激光束產(chǎn)生裝置使用綠色激光束作為基波。它包括一個(gè)光學(xué)諧振器，其中含有非線性光學(xué)部件，后者是一塊BBO(β-硼酸鋇：β-BaB₂O₄)晶體。綠色激光束被施加到光學(xué)諧振器，并在光學(xué)諧振器中發(fā)生諧振，由此產(chǎn)生深紫外激光束，即，二次諧波。激光束產(chǎn)生裝置被用來作為一種高效的光源，例如用于激光顯微鏡之中。

激光束產(chǎn)生裝置包括一個(gè)光學(xué)諧振器，它改變輸入光束的波長。光學(xué)諧振器具有光能損耗。即使光能損耗只增加一點(diǎn)點(diǎn)，波長變換效率也會(huì)大大降低。因而，光學(xué)諧振器的輸出將成比例地降低。為了有效地使用激光束產(chǎn)生裝置，重要的是在諧振腔中減少光能損耗的增加，由此改進(jìn)激光束產(chǎn)生裝置的可靠性。

為了在任何光學(xué)諧振器中減少光能損耗的增加，重要的是避免臟物停留在構(gòu)成光學(xué)諧振器的各種光學(xué)部件的表面上。眾所周知，每一個(gè)光學(xué)部件上的臟物都是空氣中雜質(zhì)的沉積物，例如硫酸銨，它形成于被二次諧波(即，深紫外激光束)所照射的部件的表面上。空氣中雜質(zhì)是如何沉積到各光學(xué)部件上面去的現(xiàn)在還沒有搞清楚。然而，臟物被認(rèn)為是由深紫外激光束引起的化學(xué)反應(yīng)所導(dǎo)致的。這是因?yàn)椋s質(zhì)僅沉積在每一個(gè)部件中被深紫外激光束照射的那一部分上面。

被納入上述激光束產(chǎn)生裝置的光學(xué)諧振器具有一塊BBO晶體，作為非線性光學(xué)部件。之所以使用幾乎是一塊矩形平板的BBO晶體，是因?yàn)樗菀准庸ぁ＞G色激光束，或者基波，被施加到BBO晶體。在BBO晶體中，綠色激光束通過滿足相位匹配條件的光路。激光束就立即從BBO晶體發(fā)射出來。隨著綠色激光束通過BBP晶體中的光路，就從綠色激光束產(chǎn)生二次諧波，即深紫外激光束。深紫外激光束從BBO晶體發(fā)出，并且沿著幾乎相同于綠色激光束(即，基波)的光軸行進(jìn)。

在BBO晶體中行進(jìn)的綠色激光束和深紫外激光束二者，被施加到位于它們的共同光軸上的一個(gè)反射器。該反射器對綠色激光束(即，基波)具有高的反射率，同時(shí)對深紫外激光束(即，二次諧波)具有高的透過率。反射器反射綠色激光束，后者又被其他反射器進(jìn)一步地反射，并且被返送回BBO晶體。另一方面，深紫外激光束則通過反射器，并且最后從光學(xué)諧振器發(fā)射出去。

由于深紫外激光束引起的化學(xué)反應(yīng)，諸如硫酸銨那樣的雜質(zhì)可能沉積在反射器上通過深紫外激光束的那一部分上面。(要注意的是，這個(gè)反射器被安裝在綠色激光束與深紫外激光束的共同光軸上面，以上兩種激光束都在BBO晶體中行進(jìn))。由于綠色激光束在反射器的所述部分被反射，所以這樣的雜質(zhì)沉積導(dǎo)致基波，即綠色激光束，能量的減少。

為了避免雜質(zhì)的沉積，在激光束產(chǎn)生裝置的生產(chǎn)過程中采取了下列措施。首先，在組裝光學(xué)諧振器之前，不僅構(gòu)成光學(xué)諧振器的各光學(xué)部件，而且用于支撐各光學(xué)部件的各機(jī)械零件都要徹底地進(jìn)行清洗。還有，光學(xué)諧振器在殼體內(nèi)組裝完畢之后，要連續(xù)地將干燥、清潔的空氣施加到激光束產(chǎn)生裝置的殼體里面。

雖然采取了這些措施，仍然不能完全避免雜質(zhì)沉積在反射器上面，該反射器被安裝在行進(jìn)于BBO晶體之中的綠色激光束和深紫外激光束的共同光軸之上。這就不可避免地增加了屬于基波的光能損耗。因而，在某些情況下，波長變換效率大為降低，由此導(dǎo)致激光束產(chǎn)生裝置輸出的降低。

已經(jīng)提出的本發(fā)明著眼于上述問題。本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)就是提供一種激光束產(chǎn)生裝置，在其中，雜質(zhì)沉積在光學(xué)部件表面上的問題得以有效地避免，因此，能避免屬于基波的的光能損耗的增加，能發(fā)出穩(wěn)定而強(qiáng)烈的激光束，并且具有高的可靠性。

根據(jù)本發(fā)明的激光束產(chǎn)生裝置包括：