TWI594745B - 飛秒紫外線雷射 - Google Patents

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Description

飛秒紫外線雷射
本揭示內容係關於雷射光束產生，且更具體而言，係關於飛秒紫外線雷射。
近年來，除其他用途外，已開發飛秒雷射以用於眼部手術中之各種應用。由於飛秒範圍內之極短的脈衝寬度，飛秒雷射能夠在諸如眼組織的目標材料處形成高能量強度，此舉導致非線性光致破裂過程，該等過程引起組織裂開且避免有害的熱效應。
用於商業飛秒雷射之典型波長處於光譜之近紅外線範圍內，該近紅外線範圍具有約1000奈米(nm)至1100奈米之波長。
在一態樣中，用於產生飛秒紫外線雷射之所揭示方法可包括：在非線性光學晶體處，導引第一雷射脈衝，該第一雷射脈衝具有電磁波譜之近紅外線部分中的基本波長，該第一雷射脈衝具有小於1000飛秒之脈衝寬度。該方法可包括，在非線性光學晶體之第一部分處，將來自第一雷射脈衝之至少一些光子轉化成基本波長之二次諧波波 長，以在非線性光學晶體內產生第二雷射脈衝。該方法亦可包括：在非線性光學晶體之第二部分處，將來自第一雷射脈衝及第二雷射脈衝之至少一些光子轉換成基本波長之三次諧波波長，以在非線性光學晶體內產生第三雷射脈衝。該方法可進一步包括自非線性光學晶體輸出第三雷射脈衝，使得第三雷射脈衝具有該脈衝寬度。
在所揭示實施例中之任何者中，該方法可包括自非線性光學晶體輸出第一雷射脈衝及第二雷射脈衝。在該方法之所揭示實施例中之任何者中，非線性光學晶體可包括週期性極化準相位匹配晶體。在該方法之所揭示實施例中之任何者中，非線性光學晶體之第一部分及非線性光學晶體之第二部分可形成為單個整體材料。在該方法之所揭示實施例中之任何者中，非線性光學晶體之第一部分可包括週期性極化摻氧化鎂化學計量鉭酸鋰晶體。在該方法之所揭示實施例中之任何者中，非線性光學晶體之第二部分可包括週期性極化鑭鋇鍺氧化物晶體。
在所揭示實施例中之任何者中，導引第一雷射脈衝之方法操作可進一步包括在非線性光學晶體處聚焦第一雷射脈衝。在所揭示實施例中之任何者中，該方法可包括在非線性光學晶體之輸出處，自第一雷射脈衝及第二雷射脈衝光譜地過濾第三雷射脈衝。在該方法之所揭示實施例中的任何者中，非線性光學晶體可包括週期性極化層，該等週期性極化層係根據基本波長加以調諧。在該方法之所揭示實施例中之任何者中，第一雷射脈衝之第一橫截面強 度分佈可匹配第三雷射脈衝之第二橫截面強度分佈。
在另一態樣中，所揭示飛秒紫外線雷射源可包括雷射源，該雷射源包括飛秒近紅外線脈衝雷射，該雷射源具有小於1000飛秒之脈衝寬度且具有基本波長。飛秒紫外線雷射源可包括非線性光學晶體，該非線性光學晶體具有第一部分及第二部分，該第一部分及該第二部分關於來自雷射源的入射光子之定向連續地定向。在飛秒紫外線雷射源中，非線性光學晶體之第一部分可自雷射源接收第一光子，且可將第一光子中至少一些轉換成具有基本波長之二次諧波波長的第二光子，以產生第二雷射脈衝。在飛秒紫外線雷射源中，非線性光學晶體之第二部分可接收第一光子及第二光子中至少一些，且可將第一光子及第二光子中至少一些轉換成具有基本波長之三次諧波波長的第三光子，以產生具有該脈衝寬度之第三雷射脈衝。
在飛秒紫外線雷射源之所揭示實施例中之任何者中，第二部分可自非線性光學晶體輸出第一雷射脈衝、第二雷射脈衝及第三雷射脈衝。在飛秒紫外線雷射源中，非線性光學晶體可包括週期性極化準相位匹配晶體。在飛秒紫外線雷射源中，非線性光學晶體之第一部分及非線性光學晶體之第二部分可形成為單個整體材料。在飛秒紫外線雷射源中，非線性光學晶體之第一部分可包括週期性極化摻氧化鎂化學計量鉭酸鋰晶體。在飛秒紫外線雷射源中，非線性光學晶體之第二部分可包括週期性極化鑭鋇鍺氧化物晶體。
在所揭示實施例中之任何者中，飛秒紫外線雷射源可包括聚焦元件，該聚焦元件用以在非線性光學晶體處聚焦第一雷射脈衝聚焦。在所揭示實施例中之任何者中，飛秒紫外線雷射源可包括濾光器，該濾光器用以在非線性光學晶體之輸出處，將第三雷射脈衝與第一雷射脈衝及第二雷射脈衝光譜地分離。在飛秒紫外線雷射源之所揭示實施例中之任何者中，非線性光學晶體可包括週期性極化層，該等週期性極化層係根據基本波長加以調諧。在飛秒紫外線雷射源之所揭示實施例中之任何者中，第一雷射脈衝之第一橫截面強度分佈可匹配第三雷射脈衝之第二橫截面強度分佈。
100‧‧‧飛秒紫外線雷射
102‧‧‧NIR fs雷射源
104‧‧‧非線性光學晶體
104-1‧‧‧第一部分/第二部分
104-2‧‧‧第二部分
106‧‧‧聚焦元件
108‧‧‧光束裂光鏡
130‧‧‧NIR光束
132‧‧‧可見光束
134‧‧‧UV光束
200‧‧‧方法
202~210‧‧‧步驟
為更完全地理解本發明及其特徵與優點，現參考結合隨附圖式取得的以下描述，該等圖式中：圖1為飛秒紫外線雷射之實施例之選定元件的方塊圖；以及圖2為用於產生飛秒紫外線雷射脈衝之方法之選定元件的流程圖。
在以下描述中，藉由實例之方式闡述細節以促進所揭示標的之論述。然而，本領域一般技藝人士應顯而易見，所揭示實施例為示範性的，且並非窮舉所有可能的實施例。
如本文所使用，參考數字之連字符號形式指代元 件之特定實例，且參考數字之非連字符號形式指代集體性元件。因此，例如，裝置『12-1』指代裝置類別之實例，該裝置類別可共同地被稱為裝置『12』，且該裝置類別中之任一者可一般地被稱為裝置『12』。
如所指出的，已商業地開發飛秒近紅外線雷射以用於諸如眼部手術的各種應用。然而，在不同應用中，具有較高頻率(或較短波長)的飛秒雷射源可為合乎需要的。例如，在眼科學中可需要飛秒紫外線雷射，以精確地切割組織、降低脈衝能量、減小雷射切口之破壞體積，並且避免進入較深組織的非所要輻射穿透。此外，飛秒紫外線雷射可在需要塑膠、陶瓷及金屬之精確或選擇性材料移除的材料處理應用中提供獨特的效益。
如將進一步詳細地描述，揭示三次諧波fs雷射脈衝之穩定、穩健及光學有效的產生，該產生使用具有不同數目之週期結晶層或「極化」結晶層的週期性極化準相位匹配晶體(PPQPMC)，該等週期結晶層或「極化」結晶層在無反向轉換且無PPQPMC之可難以達成且維持的特殊相位匹配定向的情況下允許長轉換長度。
與本文所揭示之PPQMC相比，通常已使用2步驟光學過程來執行紫外線雷射脈衝之產生，該光學過程具有在1000nm波長處或附近操作的近紅外線(NIR)輸入雷射，該波長在此被稱為基本頻率ω 1 。在被稱為二次諧波產生(SHG)的第一步驟中，可實現NIR源雷射之頻率加倍以使用第一晶體來產生ω 2 ，其中ω 2 =2ω 1 ，該第一晶體係根據SHG 之第一相位匹配角來加以切割且定向。在被稱為三次諧波產生(THG)之第二步驟中，使用NIR源雷射之剩餘部分及所產生的SHG，可獲得NIR及SHG之頻率和以產生ω 3 ，其中ω 3 =3ω 1 =ω 1 +ω 2 。因此，第二步驟亦可被稱為和頻產生(SFG)。第二步驟可涉及使用第二晶體，該第二晶體係根據THG之第二相位匹配角來加以切割且定向，該第二相位匹配角不同於第一相位匹配角。通常使用諸如硼酸鋇(BBO)及三硼酸鋰(LBO)之單獨非線性光學塊狀材料來執行用於SHG及THG之雷射頻率之產生或轉換，該等非線性光學塊狀材料以塊狀結晶形式加以使用。自然光束走離及ω 1 與ω 2 之間的脈衝延遲可導致使用單獨的雙晶體方法來在產生ω 3 中達成較高轉換效率的顯著困難。用於THG之許多典型儀器通常使用具有諸如重新準直、重新聚焦及延遲線的附加複雜性的光學組態。
由於2步驟過程，2個不同塊狀晶體通常用於SHG及THG，此舉可導致一定成本及努力以成功地實行。例如，有效THG可涉及將入射雷射光束定向至晶體之結晶軸的特定定向，該等定向被稱為相位匹配方向。僅在相位匹配方向上，產生頻率(ω 1 、ω 2 )之群速度將與THG頻率(ω 3 )相同，從而導致所要的脈衝及能量守恆。因為2個晶體將彼此獨立地切割且定向，所以該等晶體關於在相位匹配方向上的對準之調整敏感度可相當高，此可導致相對高的對準努力及短期操作穩定性。此對準敏感度轉結至對基本頻率源之指向方向的高敏感度。當2步驟過程與脈衝雷射光束一起使用 時，至少部分由於鐳射脈衝之大頻寬及穿過晶體傳播的極短脈衝之時間重疊及空間重疊，額外約束可在脈衝寬度縮短至fs範圍時適用。在許多光學佈置中，用於THG之晶體不具有足夠的轉換頻寬，且在用於不同頻率之脈衝的光學路徑之間使用額外光學路徑延遲線，從而由於針對fs脈衝所涉及的光學路徑之極高的準確度及精確度而導致甚至更大的調整努力及降低的穩定性。仍然進一步增添典型塊狀2晶體系統中之具有短雷射脈衝的THG之成本及努力，用於THG之塊狀晶體應盡可能薄以最小化歸因於群速度延遲(GVD)的脈衝擴展，此隨後可導致使用線性變頻補償鏡以避免依賴於頻率的相移。此外，沿光軸極薄的晶體之使用可降低晶體中之轉換效率，從而使得高脈衝能量愈加難以達成。
現參考圖式，圖1為展示飛秒紫外線雷射100之實施例之選定元件的方塊圖。飛秒紫外線雷射100未按比例繪製，而為示意性表示。在各種實施例中，可使用相較於圖1之示範性實施例中所例示的較少或較多組件來實行飛秒紫外線雷射100，圖1之示範性實施例係出於描述目的加以展示。請注意，雖然本文關於電磁波譜中之某些波長來描述飛秒紫外線雷射100，但在不同實施例中，飛秒紫外線雷射100可為可調諧的，以使用不同波長操作。雖然在圖1中出於描述清晰性而以相鄰方式展示NIR光束130、可見光束132及UV光束134，但應理解，所有三個光束為重疊的且共焦地傳播。
如所示，飛秒紫外線雷射100包括NIR fs雷射源 102，該NIR fs雷射源可為在一定NIR波長下(諸如在1053nm、1064nm等下)操作的各種NIR fs雷射源中任何者。此外，NIR fs雷射源102可針對特定應用根據需要調整至不同功率強度、脈衝寬度、重複率等，諸如在例如眼科學中。NIR fs雷射源102以對應於頻率ω 1 之基本波長輸出NIR光束130，如先前所描述。因為NIR光束130通常為脈衝光束，所以NIR光束130，或包含NIR光束130之至少一些光子可被稱為第一雷射脈衝。在飛秒紫外線雷射100中，NIR光束130經導引至非線性光學晶體104。如所示，在撞擊於非線性光學晶體104上之前，聚焦元件106用來聚焦NIR光束130，該NIR光束可用來在非線性晶體104之第二部分104-2處改良UV光束134之產生。在某些實施例中，可針對飛秒紫外線雷射100之特定應用，根據需要省略或替換或重複聚焦元件106。請注意，聚焦元件106可代表飛秒紫外線雷射100之單一機械可調整組件，使得飛秒紫外線雷射100之其他剩餘部分可實行為無移動部分的固態裝置。
在圖1中，非線性光學晶體104包含第一部分104-1及第二部分104-2，該第一部分及該第二部分關於自NIR fs雷射源102到達的NIR光束130連續地佈置。在非線性光學晶體104之第一部分104-1處，來自NIR光束130之至少一些光子經由導致可見光束132的非線性二次諧波產生(SHG)過程轉換成對應於頻率ω 2 之二次諧波波長，如先前所描述。因為第一部分104-1可由於週期極化層而具有實際上長互動長度，所以可見光束132可在第一部分104-1內的一 些位置處開始，並且由第一部分104-1以及NIR光束130之未轉換的剩餘光子發射。因為NIR光束130通常為脈衝光束，所以可見光束132，或包含可見光束132之至少一些光子可被稱為第二雷射脈衝。
在飛秒紫外線雷射100中，非線性光學晶體104可包含週期性極化準相位匹配晶體(PPQPMC)，該週期性極化準相位匹配晶體之週期極化層在圖1中以橫截面示意性地加以例示以用於描述目的，且未按比例繪製。週期極化可形成為具有指定週期性之材料層，該指定週期性對應於特定波長調諧。可根據指定週期性藉由結晶c-平面之光刻圖案化來形成材料層。週期性在約100微米至1000微米的第一部分104-1或第二部分104-1之整體厚度範圍的情況下可處於約1微米至10微米的範圍內。非線性光學晶體104之整體橫截面可形成為約1平方毫米至100平方毫米之區域。在一些實施例中，第一部分104-1及第二部分104-1形成為包含非線性光學晶體104之單個整體材料。在給定實施例中，第一部分104-1由週期性極化摻氧化鎂化學計量鉭酸鋰(MgSLT)晶體組成，而第二部分104-2由週期性極化鑭鋇鍺氧化物(LBGO)晶體組成。
由於非線性光學晶體104之光學性質，第一雷射脈衝之第一橫截面強度分佈可匹配第二雷射脈衝之第二橫截面強度分佈。換言之，當藉由SHG產生可見光束132時，第一部分104-1若非在整體大小上則至少在形狀上可維持NIR光束130之橫截面強度分佈。此外，第一雷射脈衝之第 一時間同調性可大體上匹配第二雷射脈衝之第二時間同調性。換言之，NIR光束130及可見光束132可展現大致相同的脈衝寬度，使得當NIR光束130呈現為飛秒脈衝時，可見光束132呈現為飛秒脈衝。此外，因為非線性光學晶體104對於NIR光束130之SHG的精確入射角相對不敏感，所以SHG之轉換效率可大體上不受NIR光束130之入射角及相應地起源於NIR fs雷射源102之入射光束中的光子之入射方向之小變化的影響。由於此原因，飛秒紫外線雷射100可例如對於溫度或振動為相對穩健及穩定的，並且可使用標準光學過程來製造，使得初始工廠調整適合於飛秒紫外線雷射100之所要操作有效壽命。因為用於非線性光學晶體104之PPQPMC不產生空間走離且由於所使用之相對短的長度而展現相對小的時間走離，所以可導致飛秒紫外線雷射100之另一重要優點。
在非線性光學晶體104之第二部分104-2處，來自SHG後剩餘的NIR光束130之至少一些光子及來自可見光束132之至少一些光子藉由導致UV光束134的非線性三次諧波產生(THG)過程轉換成對應於頻率ω 3 之三次諧波波長，如先前所描述。UV光束134可在第二部分104-2內的一些位置處開始，且由第二部分104-2以及NIR光束130及可見光束132之剩餘光子發射，該等剩餘光子未分別藉由SHG或THG轉換。因為NIR光束130通常為脈衝光束，所以UV光束134，或包含UV光束134之光子可被稱為第三雷射脈衝。
由於非線性光學晶體104之光學性質，第二雷射 脈衝之第二橫截面強度分佈可匹配第三雷射脈衝之第三橫截面強度分佈。換言之，當藉由THG產生UV光束134時，第二部分104-2若非在整體大小上則至少在形狀上可維持NIR光束130之橫截面強度分佈。此外，第二雷射脈衝(SHG)之第二時間同調性可大體上匹配第三雷射脈衝(THG)之第三時間同調性。在各種實施例中，第一雷射脈衝(NIR)之第一時間同調性可大體上匹配第二雷射脈衝(SHG)之第二時間同調性。換言之，NIR光束130及UV光束134可展現相同的脈衝寬度，使得當NIR光束130呈現為飛秒脈衝時，UV光束134呈現為飛秒脈衝。因為第一部分104-1及第二部分104-1通常極為接近地固定在一起，所以第二部分104-2通常以與第一部分104-1相同的入射角接收NIR光束130及可見光束132。
此外，飛秒紫外線雷射100展示為具有光束裂光鏡108，該光束裂光鏡將UV光束134與NIR光束130及可見光束132分離。當NIR光束130及可見光束132用於諸如功率監測的所要目的時，光束裂光鏡108可為諸如雙色鏡的諧波分離器。在其他實施例中，光束裂光鏡108可為帶通濾波器，該帶通濾波器經調諧以使UV光束134有差別地通過。
因此，自第二部分104-2，以大體時間及空間同調性來發射第一雷射脈衝、第二雷射脈衝及第三雷射脈衝。如上所述，由於非線性光學晶體104內的SHG及THG過程，自非線性光學晶體104發射的光束具有變化的功率強度。具體而言，與NIR光束130在第一部分104-2處之入射強 度相比，NIR光束130具有自第二部分104-2出現的較低功率強度。通常，UV光束134具有自第二部分104-2出現的相較於可見光束132的較低功率強度。然而，因為非線性光學晶體104可在較高功率強度下具有較高轉換效率，所以UV光束134可在相對高的絕對功率強度位準下藉由飛秒紫外線雷射100產生，亦因為非線性光學晶體104適合於接收NIR光束130之極高的功率強度。例如，在某些實施例中，UV光束134之功率強度可為使用飛秒紫外線雷射100的NIR光束130之功率強度之約10%至30%(THG轉換率)。在特定實施例中，飛秒紫外線雷射100可適合於每平方釐米1兆瓦或更大的功率強度，並且可以穩定方式操作至少100小時以產生UV光束134。因此，飛秒紫外線雷射100可克服fs UV雷射產生之先前已知方法的各種限制及約束。
請注意，在飛秒紫外線雷射100之各種實施例或佈置中，可使用光束之不同實行方案、佈局及轉向。例如，用於飛秒紫外線雷射100中的光學路徑之某些部分可包括光纖。在一些實施例中，用於飛秒紫外線雷射100中的光學路徑之某些部分可包括光波導。用於飛秒紫外線雷射100中的光學路徑之某些部分可代表諸如真空、自由空間、氣體環境或大氣的介質內之光學路徑。在給定實施例中，極化元件可與NIR光束130、可見光束132及UV光束134中至少一者一起使用。在另一佈置中，可省略或替換聚焦元件106。在特定實施例中，與飛秒紫外線雷射100一起包括的光學組件中至少一部分可經小型化且組合成具有相對小的質量及 外部尺寸的緊湊單元。
在圖1中，飛秒紫外線雷射100未按比例繪製，而為示意性表示。在不脫離本揭示內容之範疇的情況下，可對飛秒紫外線雷射100進行修改、增添或省略。如本文所描述，飛秒紫外線雷射100之組件及元件可根據特定應用加以整合或分離。在一些實施例中，可使用更多、更少或不同的組件來實行飛秒紫外線雷射100。
現參考圖2，以流程圖形式描繪如本文所描述的用於產生fs UV雷射源之方法200之實施例之選定元件的方塊圖。方法200可由飛秒紫外線雷射100(參見圖1)實行。請注意，方法200中所描述之某些操作可為任選的或可在不同實施例中重新佈置。
方法200藉由在非線性光學晶體處導引fs NIR雷射脈衝而自步驟202開始。步驟202可包括聚焦fs NIR雷射脈衝。可根據需要調諧或選擇fs NIR雷射脈衝之NIR光子之波長(或頻率)。在步驟204處，藉由SHG在非線性光學晶體之第一部分處將NIR光子中至少一些轉換成可見光子。步驟204中之可見光子可具有頻率ω 2 ，而NIR光子具有頻率ω 1 ，如以上所指定。在步驟206處，可藉由THG在非線性光學晶體之第二部分處將NIR光子及可見光子中至少一些轉換成UV光子。步驟206中之UV光子可具有頻率ω 3 ，如以上所指定。在步驟208處，UV光子可與非線性光學晶體之輸出脈衝光譜分離，該輸出脈衝包括NIR光子中至少一些、可見光子中至少一些，及UV光子。在步驟210處，可輸出fs UV雷 射脈衝。可在fs UV雷射脈衝中輸出UV光子，該fs UV雷射脈衝與fs NIR雷射脈衝為時間及空間同調的。
如本文所揭示，用於產生飛秒(fs)紫外線(UV)雷射脈衝之方法及系統使用週期性極化準相位匹配晶體(PPQPMC)允許三次諧波fs雷射脈衝之穩定、穩健及光學有效的產生，該等週期性極化準相位匹配晶體具有不同數目之週期性極化結晶層，該等週期性極化結晶層在無反向轉換且無特殊相位匹配方向的情況下允許長轉換長度。fs UV雷射可具有高轉換效率，且可適合於高功率操作。
以上所揭示之標的被認為說明性的而非限制性的，且所附申請專利範圍意欲涵蓋所有此種修改、增強及落入本揭示內容之真實精神及範疇內的其他實施例。因此，在法律允許的最大程度上，本揭示內容之範疇由以下申請專利範圍及其等效物之最廣泛可容許解釋決定，且不應受前述詳細描述限定或限制。
100‧‧‧飛秒紫外線雷射
102‧‧‧NIR fs雷射源
104‧‧‧非線性光學晶體
104-1‧‧‧第一部分
104-2‧‧‧第二部分
106‧‧‧聚焦元件
108‧‧‧光束裂光鏡
130‧‧‧NIR光束
132‧‧‧可見光束
134‧‧‧UV光束

Claims (18)

  1. 一種用於產生飛秒紫外線雷射之方法，該方法包含：在一非線性光學晶體處，導引一第一雷射脈衝，該第一雷射脈衝具有電磁波譜之一近紅外線部分中的一基本波長，該第一雷射脈衝具有小於1000飛秒之一脈衝寬度；在該非線性光學晶體之一第一部分處，將來自該第一雷射脈衝之至少一些光子轉換成該基本波長之一個二次諧波波長，以在該非線性光學晶體內產生一第二雷射脈衝；在該非線性光學晶體之一第二部分處，將來自該第一雷射脈衝及該第二雷射脈衝之至少一些光子轉換成該基本波長之一個三次諧波波長，以在該非線性光學晶體內產生一第三雷射脈衝，該非線性光學晶體之該第二部分包含一週期性極化鑭鋇鍺氧化物晶體；以及自該非線性光學晶體輸出該第三雷射脈衝，其中該第三雷射脈衝具有該脈衝寬度。
  2. 如請求項1之方法，其進一步包含：自該非線性光學晶體輸出該第一雷射脈衝及該第二雷射脈衝。
  3. 如請求項1之方法，其中該非線性光學晶體包含一週期性極化準相位匹配晶體。
  4. 如請求項1之方法，其中該非線性光學晶體之該第一部 分及該非線性光學晶體之該第二部分形成為一單個整體材料。
  5. 如請求項1之方法，其中該非線性光學晶體之該第一部分包含一週期性極化摻氧化鎂化學計量鉭酸鋰晶體。
  6. 如請求項1之方法，其中導引該第一雷射脈衝進一步包含：在該非線性光學晶體處聚焦該第一雷射脈衝。
  7. 如請求項1之方法，其進一步包含：在該非線性光學晶體之該輸出處，自該第一雷射脈衝及該第二雷射脈衝光譜地過濾該第三雷射脈衝。
  8. 如請求項1之方法，其中該非線性光學晶體包括週期性極化層，該等週期性極化層係根據該基本波長加以調諧。
  9. 如請求項1之方法，其中該第一雷射脈衝之一第一橫截面強度分佈匹配該第三雷射脈衝之一第二橫截面強度分佈。
  10. 一種飛秒紫外線雷射源，其包含：一雷射源，其包含一飛秒近紅外線脈衝雷射，該雷射源具有小於1000飛秒之一脈衝寬度且具有一基本波長；以及一非線性光學晶體，其具有一第一部分及一第二部分，該第一部分及該第二部分關於來自該雷射源的入射第一光子之一定向連續地定向，該第二部分包含一週期性極化鑭鋇鍺氧化物晶體，其中： 該非線性光學晶體之該第一部分自該雷射源接收該等第一光子，且將該等第一光子中至少一些轉換成具有該基本波長之一個二次諧波波長的第二光子，以產生一第二雷射脈衝；且該非線性光學晶體之該第二部分接收該等第一光子及該等第二光子中至少一些，且將該等第一光子及該等第二光子中至少一些轉換成具有該基本波長之一個三次諧波波長的第三光子，以產生具有該脈衝寬度之一第三雷射脈衝。
  11. 如請求項10之飛秒紫外線雷射源，其中：該第二部分自該非線性光學晶體輸出該第一雷射脈衝、該第二雷射脈衝及該第三雷射脈衝。
  12. 如請求項10之飛秒紫外線雷射源，其中該非線性光學晶體包含一週期性極化準相位匹配晶體。
  13. 如請求項10之飛秒紫外線雷射源，其中該非線性光學晶體之該第一部分及該非線性光學晶體之該第二部分形成為一單個整體材料。
  14. 如請求項10之飛秒紫外線雷射源，其中該非線性光學晶體之該第一部分包含一週期性極化摻氧化鎂化學計量鉭酸鋰晶體。
  15. 如請求項10之飛秒紫外線雷射源，其進一步包含：一聚焦元件，其用以在該非線性光學晶體處聚焦該第一雷射脈衝。
  16. 如請求項10之飛秒紫外線雷射源，其進一步包含： 一濾光器，其用以在該非線性光學晶體之該輸出處，將該第三雷射脈衝與該第一雷射脈衝及該第二雷射脈衝光譜地分離。
  17. 如請求項10之飛秒紫外線雷射源，其中該非線性光學晶體包括週期性極化層，該等週期性極化層係根據該基本波長加以調諧。
  18. 如請求項10之飛秒紫外線雷射源，其中該第一雷射脈衝之一第一橫截面強度分佈匹配該第三雷射脈衝之一第二橫截面強度分佈。
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