波波長具有高反射率的介電涂層。除在基波波長具有高反射率之外，鏡片102在基波波長的二次和三次諧波波長具有高反射率。
[0022]用于波長或頻率加倍的“嵌入式”內(nèi)腔由置于鏡片102和103之間的二次諧波非線性轉(zhuǎn)換晶體106形成。鏡片103發(fā)射以基波波長傳播的輻射并以二次諧波的波長反射輻射。用于使波長增至三倍的“嵌入式”內(nèi)腔150還包括三次諧波非線性轉(zhuǎn)換晶體107，該三次諧波非線性轉(zhuǎn)換晶體107置于鏡片102和104之間并形成可更換的封裝模塊。鏡片104以基波波長和二次諧波波長發(fā)射，但以三次諧波波長反射。脈沖操作由Q開關(guān)108提供。
[0023]因此，該三次諧波非線性轉(zhuǎn)換晶體設(shè)置成以第一頻率一激光共振基頻的二次諧波接收光一并以第二頻率一激光共振腔的基頻的三次諧波輸出光。該第二頻率可以通過將基本輻射與非線性轉(zhuǎn)換晶體內(nèi)的二次諧波混合產(chǎn)生。由此，在實施例中，該非線性轉(zhuǎn)換晶體設(shè)置成至少以第一頻率接收光或以多個頻率接收光。但是，技術(shù)人員應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于三次、或高次諧波發(fā)生。例如，在另一實施例中，該第一頻率為激光共振腔的基頻并且該第二頻率為結(jié)構(gòu)共振腔的二次諧波。
[0024]在另一實施例中，該第一腔內(nèi)鏡片103和/或第二腔內(nèi)鏡片104可以固定地安裝在激光共振腔中，而不是為可更換地安裝的腔內(nèi)模塊的一部分。在該實施例中，光學(xué)窗口或其它透射元件可以替換腔內(nèi)模塊中的一個或兩個腔內(nèi)鏡片。
[0025]因此，提供一種腔內(nèi)模塊，其包括第一光學(xué)元件和第二光學(xué)元件。該第一和第二光學(xué)元件可以以第二頻率反射或透射。該第二光學(xué)元件的反射率/透射率無需與第二光學(xué)元件的反射率/透射率相同。
[0026]圖2展示了根據(jù)本發(fā)明另外的實施例的腔內(nèi)模塊。
[0027]可更換地安裝的腔內(nèi)模塊200由非線性光學(xué)晶體201形成，該非線性光學(xué)晶體201置于鏡片202和203之間的腔或空間并通過波紋管204與外部環(huán)境隔離。鏡片202和203放置在動力學(xué)底座205上以利用細(xì)螺釘220和221進行雙向校準(zhǔn)。非線性光學(xué)晶體201安裝在烘箱206上，該烘箱206由珀爾帖元件207保持熱穩(wěn)定。動力學(xué)平臺208利用細(xì)螺釘222和203對非線性光學(xué)晶體201進行雙向校準(zhǔn)。動力學(xué)鏡片底座205和動力學(xué)平臺208連接至基板209?？梢岳煤习遽?10在激光模擬板上以限定的位置準(zhǔn)確度移動和/或更換該腔內(nèi)模塊200。技術(shù)人員應(yīng)該理解，其它機構(gòu)可以同樣適于準(zhǔn)確限定該腔內(nèi)模塊在激光共振腔內(nèi)的位置。
[0028]鏡片202具有用于基波波長和二次諧波波長的介電防反射涂層250以及用于三次諧波波長的高反射介電涂層252。鏡片203具有用于基波波長、二次和三次諧波波長的高防反射介電涂層254，以及用于三次諧波波長的防反射涂層256。非線性光學(xué)晶體201的面可以涂布有在基波和諧波波長防反射的涂層。因此，提供一種密封殼體，該密封殼體保護鏡片202和203上各自的、內(nèi)部的、敏感的高反射介電涂層252和254免受環(huán)境污染。外部防反射涂層250和256對在激光腔內(nèi)傳播的光具有明顯較高的損害閾值。
[0029]有利地，在實施例中，鏡片203形成激光共振腔鏡片中的一個。這使腔更緊湊。
[0030]更有利地，根據(jù)本發(fā)明的腔內(nèi)模塊提供單個集成的預(yù)先校的頻率轉(zhuǎn)換模塊，并且容積封裝在非線性晶體面和周圍光學(xué)器件之間，該頻率轉(zhuǎn)換模塊可以從激光主腔輕易地插入和拔出。
[0031]圖3展示了高平均功率的激光的另一實施例。
[0032]由于對在腔中傳播的內(nèi)部電子流的吸收，大量的熱量通過非線性光學(xué)晶體201消散。因此，珀爾帖元件207為水冷式的311。通過連接另外的水冷卻液312消除由于吸收腔內(nèi)電子流通過鏡片202和203消散的熱。換句話說，鏡片202和203是水冷式的鏡片。
[0033]在另外的實施例中，圖4展示了特別適合在要求工業(yè)材料處理環(huán)境中的高平均功率的激光操作。
[0034]當(dāng)位于由非線性光學(xué)晶體201的入射表面和鏡片202表面上的介電涂層252之間形成的隔室中時，額外的氣體吹掃管道413確保在非線性光學(xué)晶體201的出射面和鏡片203的表面上的介電涂層254之間的隔室中的連續(xù)氣流414。氣體吹掃防止高反射介電涂層252，254和非線性光學(xué)晶體201的表面上的抗反射涂層被來自三次諧波的密集UV輻射和模塊內(nèi)的殘留的有機分子之間的光化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物污染。
[0035]可選擇地，氣體連接設(shè)備413在可更換的密封模塊內(nèi)部提供真空以除去密集UV輻射和模塊內(nèi)的殘留的有機分子之間的光化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物。
[0036]有利地，在實施例中，另外的氣體吹掃管道提供集成的、預(yù)先校準(zhǔn)的腔內(nèi)模塊，并且控制該封閉模塊內(nèi)部的內(nèi)環(huán)境。更有利地，在實施例中，水冷卻液312進一步改進腔內(nèi)模塊內(nèi)部的環(huán)境控制。
[0037]—些非線性晶體，比如，三硼酸鋰、LBO，其熱膨脹與沉積在非線性晶體的面上的防反射涂層材料明顯不同。此外，這些晶體的熱膨脹是高度各向異性的。這些效應(yīng)導(dǎo)致在熱循環(huán)過程中，比如在激光操作的后續(xù)激活和失效中，沉積的防反射涂層的不想要的逐步層離。特別地，這些效應(yīng)是置于高平均功率的激光的腔內(nèi)部的非線性晶體的面的問題，因為由于吸收循環(huán)的光學(xué)功率，該非線性晶體的面經(jīng)歷強烈的非均勻加熱。
[0038]圖5展示了進一步延長可更換地安裝的腔內(nèi)模塊的非線性晶體和腔內(nèi)鏡片的工作壽命的另外的實施例。
[0039]在圖5中，為了通過在面上均勻分布熱量改進非線性晶體的熱管理，將另外的窗口 515粘合至非線性光學(xué)晶體201的輸入和輸出面。粘合的窗口 515還為非線性晶體面提供保護以延長壽命。窗口 515可以是為在腔內(nèi)部循環(huán)的激光輻射的一個或更多個波長涂布的防反射。在實施例中，該另外的窗口由呈現(xiàn)高導(dǎo)熱性和較小的熱膨脹的材料，比如藍(lán)寶石或CaF2制成。換句話說，在實施例中，頻率轉(zhuǎn)換元件的至少一個面粘合，比如直接粘合至光學(xué)窗口。在實施例中，窗口設(shè)置在并垂直于在非線性晶體的輸入和輸出面的公共光軸。
[0040]在圖6所示的另外的實施例中，可更換地安裝的腔內(nèi)模塊安裝在另外的平移軌道616上，該平移軌道616用于沿與該腔內(nèi)模塊的公共光軸垂直的平面平移該腔內(nèi)模塊。通過沿該平面平移該腔內(nèi)模塊600，使用者可以在維持腔內(nèi)模塊600沿光軸校準(zhǔn)的同時使該腔內(nèi)模塊600重新定位并使入射光束指向非線性晶體20和腔內(nèi)鏡片202，203的新區(qū)域。在一個實施例中，該平移軌道616為單向的并且可以通過手動或機動化運動提供連續(xù)和梯度平移617。在另一個實施例中，該平移軌道616為雙向的。另外，可以采用用于循環(huán)或螺旋運動的機構(gòu)。因此，使用者可以在無需大量的停機時間或維修工程師查看的情況下延長該腔內(nèi)模塊的工作壽命。值得注意的是，初級激光腔不會中斷。換句話來說，該腔內(nèi)模塊連接至用于在一個或多個方向平移該腔內(nèi)模塊的平移機構(gòu)。
[0041]在另一實施例中，在腔內(nèi)鏡片202和203保持永久安裝、以提供初始對準(zhǔn)以及對頻率轉(zhuǎn)換模塊整體進行密封的同時，由動力學(xué)平臺208上的珀爾帖元件207的烘箱206內(nèi)部的非線性晶體201形成的頻率轉(zhuǎn)換組件在用于非線性晶體的模塊內(nèi)部設(shè)置有獨立的平移軌道。
[0042]本發(fā)明特別適合高平均功率的激光一例如，平均功率大于1W的激光一在其中激光入射損害是問題。在實施例中，該激光為在1064nm工作的Nd: YAG激光。即，該激光增益介質(zhì)可以為Nd:YAG。實施例涉