CN110932079A - 一种四次谐波光束的产生装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及了一种四次谐波光束的产生装置，该系统在光学腔内包括有源激光介质，二次谐波发生器，用于产生由激光介质直接产生的基频光的二次谐波频率。基波光束被引导到二次谐波发生晶体，其中一部分基波光束转换成二次谐波光束，在将二次谐波光束转换为高次谐波光束之前，二次谐波和未转换的基波光束都被一个反射表面反射回二次谐波发生器并再次通过二次谐波发生器，也可以使用独立的反射表面分别反射未转换基波光束和二次谐波光束，未转换的二次谐波光束可以被导入激光介质作为额外泵浦，也可以将几乎所有——超过99％甚至更多的紫外光束都从激光腔中输出。本发明激光器具有显著提高的转换效率和改进的模式质量。

Description

一种四次谐波光束的产生装置

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，具体是指一种四次谐波光束的装置及其产生方法。

背景技术

使用诸如非线性晶体的非线性介质产生光学谐波提供了一种获取激光器或其他高强度源发射的电磁辐射频率的二倍频，三次谐波或四次谐波的方法。已经在诸如LiNbO₃，KDT，KTP，BBO，LBO等晶体中实现了谐波产生和光学参量振荡。而蓝光，绿光和紫外激光在工业，医疗和科研等领域应用广泛。

UV激光可用于钻孔，微焊等应用。已提出内腔四次谐波产生方法，参见Tso YeeFan和Bruce H.T.Chai的文献“Intracavity Fourth Harmonic Generation Using ThreePieces of LBO in a Nd:YAG Laser”，OSA Proceeding on Advanced Solid StateLasers,1994Vol.20,pps.377-380。然而，现有技术的四次谐波激光功率很低，约为270mW数量级。目前也已经提出了其它的四次谐波激光器，参见美国专利No.5,206,868，目前仍然存在对改进的高功率四次谐波激光器的需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术缺点，提供一种改进的用于产生四次谐波光束的方法和装置。

本发明提供了一种四次谐波频率产生方法和装置。该系统在光学腔内包括有源激光介质，二次谐波发生器，用于产生由激光器发射的基频的二次谐波频率。根据本发明，基波光束被引导到二次谐波发生晶体，其中一部分基波光束被转换成二次谐波光束。在将二次谐波光束转换为高次谐波光束之前，二次谐波和未转换的基波光束都通过反射表面被引导回到二次谐波发生器再次通过。这个反射表面优选腔反射表面之一，也可以使用单独的反射表面分别反射基波和二次谐波光束。本发明还包含一个用于产生基频三次谐波频率的三次谐波发生器，一个用于产生基频四次谐波频率的四次谐波发生器和一个用于从光学腔中输出四次谐波的波长选择性耦合器，它们与反射的二次谐波和基波光束光学连通。也可以将未转换的二次谐波光束作为附加泵浦引入激光介质。可以将所有的紫外光束从激光腔中移除99％或更多。所得到的激光器具有提高的转化效率和改进的模式质量。

在一些应用中，例如在多层电路板上的小孔钻孔中，Nd:YAG、Nd:YLF或Nd:YVO₄的四次谐波输出是理想加工光源。四次谐波波长是基波波长的四分之一。聚焦能力与波长成比例。这意味着波长越短，光束聚焦的光斑尺寸越小。除了更好的聚焦能力之外，四次谐波的较高光子能量往往在某些材料加工应用中具有更好的加工效果。

在本发明中使用了用于二次谐波发生的I型和II型——优选I型相位匹配晶体，用于三次谐波产生的I型或II型——优选II型相位匹配晶体和用于四次谐波产生的I型或II型——优选I型相位匹配晶体。在用于二次谐波发生的I型相位匹配晶体中，基波光束的偏振方向与二次谐波光束中的一个正交。在用于三次谐波产生的II型相位匹配晶体中，基波光束和二次谐光束的偏振方向是正交的。产生的三次谐波光束的偏振方向平行于两个输入光束之一的偏振方向(例如，在II型LBO晶体中，基波光束和三次谐波光束的偏振方向将是平行的)。

在I型LBO四次谐波晶体中，基波和三次谐波光束偏振方向都是平行的。

本发明的目的之一是使用几个非线性晶体或其他转换装置在包含有源激光介质的光学腔内产生光或辐射的光学四次谐波频率变换。

本发明的目的之一是通过在激光腔内使用LBO非线性晶体产生光学四次谐波。

本发明的目的之一是提供具有高转化效率(四次谐波输出功率/总基波输出功率)的四次谐波装置。

本发明目的之一的是提供高功率紫外四次谐波率输出。

本发明进一步目的之一是从激光腔中输出基本所有的四次谐波光束。

本发明进一步目的之一是提供一种具有改进模式质量的四次谐波光束。

附图和示例描述了本发明的优选实施例，但应强调并理解本发明不只局限于所给出的实施例。

附图说明

图1是本发明激光器的一个实施例的示意图。

图2是本发明激光器的另一个实施例示意图。

图3是本发明激光器的另一个实施例示意图。

图4是本发明激光器的另一个实施例示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明。

根据本发明，提供了一种四次谐波激光器，其光学谐振腔由优选为高反射镜的第一和第二反射表面组成。提供一种有效的腔内四次谐波发生激光器，具有提高的转化效率和改进的模式质量。激光介质——优选固态激光介质位于光学谐振腔内，以产生具有从激光介质的前端和后端传输的预选波长的基波电磁辐射束(EMR)。光学谐振腔内有一个二次谐波LBO晶体(临界相位匹配或非临界相位匹配切割)用于将一部分基波光束转换成二次谐波光束。一个II型三次谐波LBO非线性晶体(临界相位匹配切割)也位于激光谐振腔内。来自激光器的基波光束被引导通过光学腔内的I型倍频晶体。结果，一部分基波光束被转换成二次谐波光束。基波和二次谐波光束被反射回再次通过I型晶体，其中二次谐波光束在转化为高次谐波光束之前再有部分基波光束转换为二次谐波光束。然后将得到的基波光束和二次谐波光束导向II型三次谐波LBO非线性晶体，当基波和二次谐波光束通过时，它将一部分基波光束和大部分二次谐波光束转换为三次谐波光束。然后将三次谐波光束和未转换的基波光束引导穿过I型四次谐波LBO晶体(临界相位匹配切割)，其中基波光束的一部分和三次谐波光束的一部分转换为四次谐波光束。然后将所得含有基波，二次谐波，三次谐波和四次谐波的光束导向四次谐波分离器，其中四次谐波光束与基波光束分离之后被导向光学谐振腔之外作为激光器的输出。然后将基波光束引导回激光介质进行放大。也可以将基波和未转换的二次谐波光束都引导回激光介质以提高能量转化效率。在激光介质的后端提供反射表面，将基波光束反射回激光介质进一步放大。

图1提供了一个四次谐波激光器实施例。激光谐振腔内有一个激光介质LM。可以使用许多不同的激光介质，优选激光晶体，例如Nd:YLF，Nd:YAG和Nd:YVO₄。提供激光泵浦LP，例如闪光灯、二极管或另一个其它激光器以激励激光介质。提供反射镜M1和M4以限定光学谐振腔。在需要脉冲激光输出而不是连续波输出的情况下，可以提供Q开关QS。特别地，对于使用Nd:YLF晶体情况，提供球面透镜L2和柱面透镜L1。柱面透镜可以补偿Nd:YLF晶体的热透镜效应。在调Q方案中，通过在谐振腔中引入损耗抑制激光，同时将能量泵入并存储在激活粒子数反转中。一旦获得所需的反转，就减少腔损以允许激光发射。在这种模式下，可以从激光器产生大的脉冲串输出。反射镜M1是激光介质LM产生的基频光的高反射镜。选择激光介质以沿公共轴I产生预选基频的激光束。在图1中，光轴也可以是U形的。光束从激光介质的前端和后端输出并向反射镜M1传输。例如，如果使用Nd:YLF激光介质，其发射波长为1053nm的光束。根据本发明，将产生波长为527nm的二次谐波光束和波长为351nm的UV光谱中的三次谐波光束和波长约为263nm的UV光谱中的四次谐波光束。

反射镜M2对激光介质LM产生的基频光高反，也可以对二次谐波频率高反，它与来自激光介质LM的前端输出光学连通。根据需要，镜M2可以是折叠镜。镜MD与M2光学连通。MD对预选基波光束高反，对四次谐波频率光束高透。理想地，MD是双色镜。MD也可以是二次谐波光束的高反射镜。可选地，MD也对二次谐波和/或三谐波光束高透，使其与四次谐波光束一起传输到腔外。提供I型LBO四次谐波晶体NLC3，其与镜MD反射的光束光学连通。传输通过晶体NLC3的光束被导向晶体NLC2，晶体NLC2是II型三硼酸锂晶体(LBO)。三次谐波发生器NLC2与从NLC3传输的光束光学连通。传输通过NLC2的光束被引导到I型非线性晶体NLC1，用于产生二次谐波，优选I型LBO晶体。在NLC1中，一部分基波光束被转换成二次谐波光束。从NLC1传输的光束被引导到镜M4，镜M4是基波光束和二次谐波光束的高反射镜。

在运行中，来自激光介质LM的基波光束被M1反射并由LM沿基波光束光轴放大，然后入射到镜M2。优选地，M2反射垂直偏振的基波光束到镜MD，透射水平偏振的基波光束。结果，垂直偏振基波光束被激励放大，而水平偏振基波光束被抑制。因此激光介质LM只产生垂直偏振激光。M2也可以反射水平偏振的基波光束并透射垂直偏振的基波光束，这样激光介质将只产生水平偏振激光。反射镜MD将反射的基波光束从反射镜M2引导到四次谐波发生器NLC3，在没有三次谐波光束的情况下不影响基波光束。通过NLC3的基波光束被引导到三次谐波发生器NLC2，在没有二次谐波光束的情况下不影响基波光束。通过NLC2的基波光束通过二次谐波发生器NLC1。基波光束在EMR端口10进入NLC1并通过EMR端口20出射。通过调节二次谐波晶体的方向或温度，基波光束(光束1)的一小部分因满足相位匹配条件(K(2w)＝K(w)+K(w))转换为水平偏振二次谐波光束(光束2)。基波光束1和二次谐光束2都向镜M4传输并被M4反射。光束1被镜M4反射后通过EMR端口20进入并通过NLC1，另有一小部分基波光束转换成二次谐波光束。该二次谐波光束与反射的二次谐波光束2形成组合的二次谐波光束从NLC1的EMR端口10离开并且被引导进入NLC2的EMR端口30。在满足相位匹配条件K(3w)＝K(w)+K(2w)的情况下，晶体NLC2将基波光束1的一部分和从NLC1传输的大部分二次谐波光束2转换成垂直偏振的三次谐波光束(光束3)。光束1，2，3从NLC2的EMR端口40离开并被引导到晶体NLC3中的EMR端口50。作为三次谐波光束3和基波光束1离开NLC2，偏振方向彼此平行并进入NLC3中传输。在满足相位匹配条件K(4w)＝K(w)+K(3w)的情况下，一部分基波和一部分三次谐波光束被转换为水平偏振的四次谐波光束(光束4)。然后光束1，2，3和4通过EMR端口60离开NLC3，然后被引导到光束分离器MD。分离器MD输出腔内四次谐波光束，也可以输出三次谐波光束，并且反射光束1，也可以反射光束2到镜M2。作为二次谐波和三次谐波的光束2和3也可以与四次谐波光束一起被输出。从镜片M2反射回来的基波光束1被激光介质LM放大。反射镜M2也可以反射二次谐波光束2，将其作为泵浦光注入LM以提高泵浦效率。晶体NLC1，NLC2和NLC3上的光斑尺寸应该是晶体直径的一半或更小。与现有技术相比，本发明所得到的激光器具有改进的效率。与传统的BBO晶体腔外四次谐波方案相比，模式质量也得到了提高。通过将四次谐波输出功率除以在没有二次谐波，三次和四次谐波条件下的总基频输出功率计算总转化效率。例如，典型地，利用现有调Q技术在1000Hz重复频率下Nd:YLF激光器产生脉冲宽度150ns的基波光束平均功率是8瓦。采用传统的BBO晶体腔外四次谐波产生方案，263nm的四次谐波输出功率约为1W，并且光束呈极度失真椭圆(椭圆比3.5:1)状，转化效率为12.5％。使用由Tso Yee Fan和Bruce Chai等人描述的另一现有技术方案，263nm的四次谐波光束功率0.8W，转化效率为10％。利用本发明装置，263nm的四次谐波光束功率2.2W，转化效率为27.5％，而且具有优异的光束质量。

图2给出了根据本发明的另一激光器实施例，其中使用一对棱镜PR1和PR2，优选地使用UV渐变的熔融石英棱镜将四次谐波光束与基波光束分离。基波光束水平偏振。来自激光介质LM的基波光束被导向镜M5，M5是基波光束的高反射镜。基波光束反射到棱镜PR1和PR2后被偏转并导向NLC30。基波光束以接近或等于布儒斯特角进入PR1和PR2棱镜并离开。因此，基波光束的P偏振分量将低损耗通过PR1和PR2，而S偏振将经历大量损耗。结果，激光器在水平偏振下振荡。光束通过NLC30，NLC20，NLC10并被镜M4反射，与图1所述类似，只是光束10，光束20，光束30和光束40(基波，二次谐波，三次谐波和四次谐波)的偏振态分别是水平的，垂直的，水平的和垂直的。也可以使用诸如波片(WP)的偏振旋转器插入在NLC30和四次谐波光束分离器PR2和PR1之间。偏振旋转器将263nm的四次谐波旋转半波(90°)，将1053nm的基波旋转多个全波。偏振旋转器的净效应是将四次谐波光束通过偏振旋转器后偏振态从水平偏振旋转为垂直偏振，而基波光束偏振态保持水平方向不变。然后，基波，二次谐波，三次谐波和四次谐波光束以等于或接近布儒斯特角进入和离开棱镜PR2，而光束将彼此分离。基波和四次谐波光束将经历最小的损耗，因为两个光束都是水平P偏振的并且入射角等于或接近布儒斯特角。离散的光束以接近或等于布儒斯特角进入和离开棱镜PR1，这增加了光束之间的位移。离开PR1的基波光束被引导到镜M5并反射回LM进行放大。二次谐波、三次谐波和四次谐波光束被引导到镜M6。反射四次谐波，也可以反射三次谐波和二次谐波的镜M6将这些光束反射到激光腔外。也可以使用光束挡块B1阻挡来二次谐波和/或三次谐波光束输出。

图3是本发明的四次谐波激光器的另一实施例。如图3所示，激光腔设置在反射表面之间，优选地是高反射镜M10和M1l。在腔内提供激光介质Nd:YAG，Nd:YLF或Nd:YVO₄晶体。图3中的示例使用Nd:YAG激光晶体。腔体中提供可选的Q开关QS。由一个泵浦二极管源LP注入能量激励激光介质。在腔镜M10和M11之间有光轴。Nd:YAG晶体的基频为1064nm。光束分离器双色镜M21和可选的双色镜M22沿光轴设置。在镜M10和M11之间沿光轴设置一个内腔四次谐波发生器，即四次谐波非线性晶体NLC30，比如一个四次谐波I型LBO晶体。在四次谐波发生器NLC30和反射镜M10之间提供一个三次谐波发生器，即三次谐波晶体NLC20，例如II型LBO非线性晶体。沿M10和M11之间的光轴设置的一个二次谐波发生器NLC10设置在三次谐波晶体NLC20和反射表面M10之间。

一个光束分离器，即双色镜M21的面16和面18对1064nm(基波光束)高透；而面18对266nm(四次谐波)高反。可选的，另一个双色镜M22的面12和面14对1064nm(基波光束)高透；而面14对266nm(四次谐波光束)高反。可选地，M21的面18也可以对三次谐波光束(355nm)具有高反射性，这样三次谐波和四次谐波将作为激光器的输出一起移出腔外。当通过M21同时去除三次谐波和四次谐波时，可以在腔外离三次谐波和四次谐波。反射镜M21的面18还可以对三次谐波光束(355nm)具有高透射性。反射镜M22对1064nm基波光束高透，并且面14对四次谐波光束(266nm)高反。可选地，反射镜M22的面14对三次谐波光束(355nm)具有高反射性。特别是在用户希望分离四次和三次谐波输出光束的情况下，反射镜M21的面18对三次谐波高透，而M22的面14对三次谐波高反。优选地，反射镜M21和M22分别以等于或接近基波光束的布儒斯特角布置于光轴上。

在运行中，Nd:YAG晶体在1064nm处产生基波光束。基波光束沿着光轴传输，并且它通过镜M22时P偏振分量高度透射。镜M22优选地以接近或等于基频光布儒斯特角α放置于基频的光轴上。可选地，镜M22的面12上镀有基波光束(1064nm)的增透膜。镜21也最好也以接近或等于基频光布儒斯特角β放置于基频的光轴上。结果，P偏振光将在激光腔中振荡放大。因此，基波光束在图3中也是水平偏振的。基波光束进入四次谐波发生器NLC30后没有变化。光束通过四次谐波发生器到达三次谐波发生器NLC20后也没有变化。来自三次谐波发生器的基波光束通过二次谐波发生器时，一部分基波光束转换成二次谐波光束。然后，二次谐波光束和从二次谐波发生器输出的剩余基波光束被反射表面M10反射并再次通过二次谐波发生器，在那里产生另外的二次谐波光束。然后，二次谐波光束和基波光束被引导穿过三次谐波发生器，在那里产生三次谐波光束。然后，来自三次谐波发生器NLC20的含有基波，二次谐波和三次谐波的光束被引导到四次谐波发生器NLC30，其中一部分基波和一部分三次谐波光束被转换成四次谐波光束。然后，来自四次谐波发生器NLC30的光束被引导到双色镜M21，双色镜M21将四次谐波和可选的三次谐振光束反射到腔外。镜M21沿光轴传输基波光束，最终返回激光介质进行放大。任何未反射的三次谐波或四次谐波光束通过M21后入射到可选的反射镜M22上，该反射镜对四次谐波和三次谐波光束具有高反射率。结果，保留在腔中的大部分UV辐射被输出(三次谐波和四次谐波都在UV范围内)。基本上可以除去所有UV辐射(99％或更高)。从腔内彻底去除UV光束很有必要，因为UV辐射会破坏激光晶体或器件表面的涂层，例如Nd:YAG和/或Q开关或镀膜镜。

图4是本发明的另一个实施例。图4方案类似于图3方案，除了二次谐波发生器在其出口上镀有高反射层22以用作反射表面。因此，离开二次谐波发生器的二次谐波和基波光束在二次谐波发生器的后表面就被反射回二次谐波发生器。

以上只是对本发明的原理性描述，对于本领域的专业人士可根据本发明做出各种变化和修改，本发明不限于以上给出的具体实施例和操作描述。相应地，所有基于本发明做出的修改和等价物都属于本发明保护的范围。

Claims (29)

1.一种四次谐波光束的产生装置，其特征在于，包括：

a)第一反射表面和第二反射表面，在它们之间形成光学谐振腔；所述光学谐振腔在所述第一和第二反射表面之间具有光轴；

b)位于所述腔内的激光介质，用于产生基频电磁辐射束EMR，其具有从所述激光介质的前端和后端传输的第一预选波长；

c)二次谐波发生器，用于将所述第一预选基波光束束的所述EMR的一部分转换成与所述激光介质的前端光学连通的二次谐波光束；

d)所述二次谐波发生器包括二次谐波非线性晶体，其具有用于接收和引导辐射通过所述晶体的第一EMR端口和用于接收和引导辐射通过所述晶体的第二EMR端口，由此辐射将进入所述第一EMR端口，通过所述第一EMR端口并穿过所述晶体并从第二个所述EMR端口出射，反之亦然；

e)将所述基波束引导到所述第一EMR端口；

f)将所述基波束从所述第二ERM端口传输到所述第二反射表面，并且所述二次谐波光束从第二EMR端口传输到二次谐波反射表面，使得所述基波和所述二次谐波光束被反射到所述二次谐波反射表面并通过第二EMR端口进入所述二次谐波非线性晶体，在二次谐波光束转换为高次谐波光束之前再产生额外的二次谐波光束。

g)将EMR从所述第一EMR端口传输到三次谐波发生器；

h)所述三次谐波发生器包括一个三次谐波非线性晶体，其具有用于接收和引导辐射通过所述晶体的第三EMR端口和用于接收和引导辐射通过所述晶体的第四EMR端口，由此辐射将进入所述第三EMR端口，通过所述晶体传输并离开所述第四EMR端口，反之亦然，其中一部分基波光束和一部分二次谐波光束被转换成三次谐波光束；

i)用于导引EMR从所述第四EMR端口进入到一个四次谐波发生器；

j)所述四次谐波发生器包括一个四次谐波非线性晶体，其具有用于接收和引导辐射通过所述晶体的第五EMR端口和用于接收和引导辐射通过所述晶体的第六EMR端口，由此辐射将进入所述第五EMR端口，通过所述第五EMR端口进入所述晶体并离开所述第六EMR端口，反之亦然，其中一部分基波光束和一部分三次谐波光束被转换为四次谐波光束；

k)与所述第六EMR端口光学连通的四次谐波光束分离器将所述四次谐波光束与所述基波光束分离；

l)将分离的四次谐波光束引导到所述光学谐振腔之外的装置；

m)引导装置将所述基波光束引导回所述激光介质。

2.根据权利要求1所述一种四次谐波光束的产生装置，其特征在于，激光器的激光介质是一种固态激光介质。

3.根据权利要求2所述一种四次谐波光束的产生装置，其特征在于，激光介质选自Nd:YLF，Nd:YAG和Nd:YVO₄晶体。

4.根据权利要求1所述一种四次谐波光束的产生装置，其特征在于，还包括设置在所述二次谐波非线性晶体的所述第二EMR端口上的高反射镀膜，以提供所述第二反射表面和所述二次谐波反射表面，使得所述基波和二次谐波光束被反射回来，通过所述二次谐波非线性晶体。

5.根据权利要求1所述一种四次谐波光束的产生装置，其特征在于，二次谐波，三次谐波和四次谐波发生器均是LBO晶体。

6.根据权利要求5所述一种四次谐波光束的产生装置，其特征在于，激光基波光束束入射到LBO晶体直径小于LBO晶体直径的一半。

7.根据权利要求5所述一种四次谐波光束的产生装置，其特征在于，三次谐波发生器是LBO晶体。

8.根据权利要求7所述一种四次谐波光束的产生装置，其特征在于，激光基波光束和入射在三次谐波晶体上的二次谐波光束的直径均小于LBO晶体直径的一半。

9.根据权利要求1所述一种四次谐波光束的产生装置，其特征在于，包含一个四次谐波光束分离器，将所述四次谐波光束和三次谐波与所述基波光束分离。

10.根据权利要求1所述一种四次谐波光束的产生装置，其特征在于，所述四次谐波光束分离器包括第一双色镜，位于所述光学谐振腔内，沿所述光轴与所述第六ERM端口光学连通。所述双色镜对基波光束高透，对四次谐波光束高反，可以将四次谐波光束引出到腔外。

11.根据权利要求10所述一种四次谐波光束的产生装置，其特征在于，所述第一双色镜对三次谐波光束高反，可以将三次谐波光束引出到腔外。

12.根据权利要求10所述一种四次谐波光束的产生装置，其特征在于，进一步包含第二双色镜，位于所述第一双色镜和所述激光介质之间，以接收由所述第一双色镜发射的EMR；所述第二双色镜反射四次谐波光束以从腔中去除剩余的四次谐波光束。

13.根据权利要求12所述一种四次谐波光束的产生装置，其特征在于，所述第一双色镜对三次谐波光束具有高透射性。所述第二双色镜对三次谐波光束高反，从而从所述光学谐振腔中去除基本上所有的UV辐射。

14.根据权利要求13所述一种四次谐波光束的产生装置，其特征在于，由所述第二个双色镜反射的所述三次谐波光束作为激光器的附加输出。

15.根据权利要求1所述一种四次谐波光束的产生装置，其特征在于，所述四次谐波光束分离器包括一个棱镜，用于在所述基波光束和所述四次谐波光束之间产生位移。

16.根据权利要求15所述一种四次谐波光束的产生装置，其特征在于，所述棱镜与所述光轴呈所述基波光束的布儒斯特角放置，以利于所述激光介质产生水平偏振激光束。

17.根据权利要求16所述一种四次谐波光束的产生装置，其特征在于，装置还包括位于所述四次谐波光束分离器和所述四次谐波发生器之间的偏振旋转器，将所述四次谐波光束的偏振态从垂直偏振旋转到水平偏振。

18.根据权利要求1所述一种四次谐波光束的产生装置，其特征在于，装置还包括位于所述激光介质和所述二次谐波发生器之间的第三反射表面。所述第三反射表面对于垂直偏振的基波光束是反射的，对于水平偏振的基波光束是透射的，以从所述腔中去除水平偏振光束，以利于所述激光介质产生垂直偏振的基本激光束。

19.根据权利要求1所述一种四次谐波光束的产生装置，其特征在于，还包括导引装置将所述二次谐波光束引导回激光介质作为泵浦。

20.根据权利要求1所述一种四次谐波光束的产生装置，其特征在于，进一步包含一个Q开关用于产生脉冲输出。

21.根据权利要求1所述一种四次谐波光束的产生装置，其特征在于，所述第一和第二反射表面是高反镜。

22.根据权利要求21所述一种四次谐波光束的产生装置，其特征在于，所述第二反射表面对基波光束和二次谐波光束都是高反的。

23.根据权利要求1所述一种四次谐波光束的产生装置，其特征在于，其中所述二次谐波非线性晶体是I型；所述三次谐波非线性晶体是II型，所述四次谐波非线性晶体是I型。

24.根据权利要求23所述一种四次谐波光束的产生装置，其特征在于，产生四次谐波光束的方法包括：

a)在第一反射表面和第二反射表面之间形成光学谐振腔；

b)在所述光学谐振内激发激光介质产生第一预选波长的基频电磁辐射束(EMR)；

c)导引所述EMR穿过一个二次谐波发生器，一部分基波光束转化为二次谐波光束；

d)所述二次谐波发生器包括一个二次谐波非线性晶体；

e)反射所述基波光束和二次谐波光束再次通过二次谐波发生器，在二次谐波光束转化为更高次谐波之前，再有一部分基波光束转化为二次谐波光束。

f)从所述二次谐波发生器出射的基波光束和二次谐波光束再次通过三次谐波发生器；

g)所述三次谐波发生器包括一个三次谐波非线性晶体；一部分基波光束和一部分二次谐波光束在其中转化为三次谐波光束；

h)导引EMR从所述三次谐波发生器到一个四次谐波发生器；

i)所述四次谐波发生器包括一个四次谐波非线性晶体，一部分基波光束和一部分三次谐波光束在其中转化为四次谐波光束；

j)将从所述四次谐波发生器出射的四次谐波光束与基波光束分离。

k)将分离的四次谐波光束导出谐振腔外作为激光器的输出。

25.根据权利要求24所述一种四次谐波光束的产生装置，其特征在于，进一步包括：将来自于所述四次谐波发生器的基波光束分离后，返回所述激光材料进一步放大。

26.根据权利要求24所述一种四次谐波光束的产生装置，其特征在于，进一步包括：将来自于所述四次谐波发生器的全部UV光束分离后导出到光学谐振腔外。

27.根据权利要求24所述一种四次谐波光束的产生装置，其特征在于，进一步包括：将来自于所述四次谐波发生器的三次谐波光束分离后导出到光学谐振腔外。

28.根据权利要求26所述一种四次谐波光束的产生装置，其特征在于，所述分离的三次谐波光束是激光器的输出。

29.根据权利要求24所述一种四次谐波光束的产生装置，其特征在于，其中所述二次谐波非线性晶体是I型；所述三次谐波非线性晶体是II型，所述四次谐波非线性晶体是I型。

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