TWI395384B - 紫外光產生裝置 - Google Patents

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Description

紫外光產生裝置
本發明係有關於一種紫外光產生裝置，特別係有關於一種可產生四倍頻光之紫外光產生裝置。
高功率紫外線(UV)雷射在精密加工及雷射生醫上都極具有應用價值。除了紫外線雷射其單一光子能量高可直接打斷分子鍵外，並在加工上可達到比長波長雷射更佳的加工品質。
傳統的紫外線雷射產生方式是將一紅外線雷射(Infrared laser)先倍頻成綠光雷射，接著綠光雷射再經過一次倍頻產生紫外線雷射。然，此方式會在雷射光轉換的過程中將殘餘過多的基頻雷射而形成能量浪費。
本發明提供一種紫外光產生裝置，係接受提供一光線之一基頻光源，其包括一第一透鏡組、一第二透鏡組、一第一倍頻晶體以及一第二倍頻晶體。基頻光源提供一基頻光線，基頻光線從基頻光源射出，並經過第一透鏡組，並由第二透鏡組反射，其中，第一透鏡組與第二透鏡組提供一基頻最小光斑位置以及一二倍頻最小光斑位置。第一倍頻晶體設於第一透鏡組與第二透鏡組之間，並位於基頻最小光斑位置。第二倍頻晶體設於第一透鏡組與第二透鏡組之間，並位於二倍頻最小光斑位置。
本發明亦提供一種紫外光產生裝置，係接受提供一基頻光線之一基頻光源，其包括一第一透鏡組、一第一倍頻晶體、一第二透鏡組以及一第二倍頻晶體。基頻光源提供一基頻光線。基頻光線從基頻光源射出，並經過第一透鏡組。基頻光線從第一透鏡組射出，並經過第一倍頻晶體，成為一二倍頻光線。二倍頻光線由第二透鏡組反射。二倍頻光線由第二透鏡組反射經過第二倍頻晶體，成為一四倍頻光線。
應用本發明實施例之紫外光產生裝置，由於基頻光線以及二倍頻光線由第一透鏡組以及第二透鏡組反覆反射(共振)而被第一倍頻晶體以及第二倍頻晶體所充分吸收。可減少光線能量之浪費。
此外，在本發明之實施例中，由於第一倍頻晶體位於基頻最小光斑位置，且第二倍頻晶體位於二倍頻最小光斑位置。因此本發明可有效提升紫外光的轉換吸收效率。
參照第1圖，其係顯示本發明實施例之一種紫外光產生裝置100，係接受一基頻光源110，該紫外光產生裝置100包括一基頻光隔離器120、一第一透鏡組130、一第二透鏡組140、一第一倍頻晶體150以及一第二倍頻晶體160。基頻光源110提供一基頻光線。基頻光隔離器120設於基頻光源110與第一透鏡組130之間，以避免光線返回基頻光源100。基頻光線從基頻光源110射出，並經過第一透鏡組130。第一透鏡組130與第二透鏡組140提供一基頻最小光斑位置101以及一二倍頻最小光斑位置102。第一倍頻晶體150設於第一透鏡組130與第二透鏡組140之間，並位於基頻最小光斑位置101。基頻光線從第一透鏡組130射出，並經過第一倍頻晶體150，成為一二倍頻光線。接著，二倍頻光線由第二透鏡組140反射。第二倍頻晶體160設於第一透鏡組130與第二透鏡組140之間，並位於二倍頻最小光斑位置102。二倍頻光線由第二透鏡組140反射經過第二倍頻晶體160，成為一四倍頻光線。再，四倍頻光線由第一透鏡組130反射，並穿過第二透鏡組140而輸出。
在上述實施例中，未充分被第一倍頻晶體150以及第二倍頻晶體160所吸收的光線，則由第一透鏡組130以及第二透鏡組140反覆反射(共振)，以使其能充分被第一倍頻晶體150以及第二倍頻晶體160所吸收，提高能量的使用效率。
第一倍頻晶體150為綠光二倍頻晶體(基頻光適用之二倍頻晶體)。第二倍頻晶體160為紫光二倍頻晶體(二倍頻光適用之二倍頻晶體)。
第一透鏡組130可包括基頻穿透膜、二倍頻反射膜以及四倍頻反射膜。藉此，基頻光線可穿過第一透鏡組130，而二倍頻光線以及四倍頻光線則會被第一透鏡組130所反射。第一透鏡組130對基頻光線提供一基頻光焦距，第一透鏡組130對二倍頻光線提供一二倍頻光焦距，基頻光焦距大於二倍頻光焦距。
第一透鏡組130包括一光高通濾波片131以及一凸透鏡132。光高通濾波片131之曲率小於凸透鏡132之曲率。凸透鏡132主要係控制基頻最小光斑位置101以及一二倍頻最小光斑位置102。凸透鏡132上形成有四倍頻反射膜。光高通濾波片131上形成有二倍頻反射膜以及四倍頻反射膜。基頻光線以及該二倍頻光線由光高通濾波片131過濾或反射，並由凸透鏡132所折射或反射。
第二透鏡組140可包括基頻反射膜、二倍頻反射膜以及四倍頻穿透膜。藉此，四倍頻光線可穿過第二透鏡組140，而基頻光線以及二倍頻光線則會被第二透鏡組140所反射。
第二透鏡組140包括一凹透鏡141以及一凹面鏡142。第二透鏡組140對基頻光線提供一基頻光焦距，第二透鏡組140對二倍頻光線提供一二倍頻光焦距，基頻光焦距小於二倍頻光焦距。該基頻光線以及該二倍頻光線由該凹透鏡141折射，並由該凹面鏡142所反射。
凹透鏡141主要係控制基頻最小光斑位置101以及二倍頻最小光斑位置102。凹透鏡141上形成有四倍頻穿透膜。凹面鏡142上形成有基頻反射膜、二倍頻反射膜以及四倍頻穿透膜。
第一倍頻晶體150可以為鈮酸鋰晶體(LiNbO3 )、碘酸鋰晶體(LiIO3 )、磷酸氧鈦鉀晶體(KTiOPO4 )、三硼酸鋰晶體(LiB3O5)。第二倍頻晶體160可以為鈮酸鋰晶體(LiNbO3 )、碘酸鋰晶體(LiIO3 )、磷酸氧鈦鉀晶體(KTiOPO4 )、三硼酸鋰晶體(LiB3 O5 )、偏硼酸鋇晶體(β-BaB2 O4 )。
基頻光隔離器120可以為基於法拉第旋光效應之光隔離器、布拉格光柵(Fiber-Bragg Grating，FBG)、光濾波器、光耦合器(Coupler)或波分複用器(Wavelength Division Multiplexing，WDM)。
應用本發明實施例之紫外光產生裝置100，由於基頻光線以及二倍頻光線由第一透鏡組130以及第二透鏡組140反覆反射(共振)而被第一倍頻晶體以及第二倍頻晶體所充分吸收。因此解決了習知技術中，光線能量浪費的問題。此外，在本發明之實施例中，由於第一倍頻晶體位於基頻最小光斑位置，且第二倍頻晶體位於二倍頻最小光斑位置。因此本發明可有效提升紫外光的轉換吸收效率。
雖然本發明已以具體之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，仍可作些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧紫外光產生裝置
101‧‧‧基頻最小光斑位置
102‧‧‧二倍頻最小光斑位置
110‧‧‧基頻光源
120‧‧‧基頻光隔離器
130‧‧‧第一透鏡組
131‧‧‧光高通濾波片
132‧‧‧凸透鏡
140‧‧‧第二透鏡組
141‧‧‧凹透鏡
142‧‧‧凹面鏡
150‧‧‧第一倍頻晶體
160‧‧‧第二倍頻晶體
第1圖係顯示本發明實施例之紫外光產生裝置。
100．．．紫外光產生裝置
101．．．基頻最小光斑位置
102．．．二倍頻最小光斑位置
110．．．基頻光源
120．．．基頻光隔離器
130．．．第一透鏡組
131．．．光高通濾波片
132．．．凸透鏡
140．．．第二透鏡組
141．．．凹透鏡
142．．．凹面鏡
150．．．第一倍頻晶體
160．．．第二倍頻晶體

Claims (26)

  1. 一種紫外光產生裝置，係接受提供一光線之一基頻光源，該紫外光產生裝置包括：一第一透鏡組，該光線經過該第一透鏡組；一第二透鏡組，該光線由該第二透鏡組反射，其中，該第一透鏡組與該第二透鏡組提供一基頻最小光斑位置以及一二倍頻最小光斑位置；一第一倍頻晶體，設於該第一透鏡組與該第二透鏡組之間，並位於該基頻最小光斑位置；以及一第二倍頻晶體，設於該第一透鏡組與該第二透鏡組之間，並位於該二倍頻最小光斑位置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之紫外光產生裝置，其中，該第一倍頻晶體為一基頻光適用之二倍頻晶體。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之紫外光產生裝置，其中，該第二倍頻晶體為一二倍頻光適用之二倍頻晶體。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之紫外光產生裝置，其中，該第一透鏡組包括一基頻穿透膜、一二倍頻反射膜以及一四倍頻反射膜。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之紫外光產生裝置，其中，該第一透鏡組包括一光高通濾波片以及一凸透鏡。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之紫外光產生裝置，其中，該光高通濾波片之曲率小於該凸透鏡之曲率。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之紫外光產生裝置，其中，該第一透鏡組對該基頻光線提供一基頻光焦距，該第一透鏡組對該二倍頻光線提供一二倍頻光焦距，該基頻光 焦距大於該二倍頻光焦距。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之紫外光產生裝置，其中，該第二透鏡組包括一凹透鏡以及一凹面鏡。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之紫外光產生裝置，其中，該第二透鏡組對該基頻光線提供一基頻光焦距，該第二透鏡組對該二倍頻光線提供一二倍頻光焦距，該基頻光焦距小於該二倍頻光焦距。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之紫外光產生裝置，其中，該第二透鏡組包括一基頻反射膜、一二倍頻反射膜以及一四倍頻穿透膜。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之紫外光產生裝置，更包括一基頻光隔離器，設於該基頻光源與該第一透鏡組之間。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之紫外光產生裝置，其中，該第一倍頻晶體可以為鈮酸鋰晶體(LiNbO3 )、碘酸鋰晶體(LiIO3 )、磷酸氧鈦鉀晶體(KTiOPO4 )、或三硼酸鋰晶體(LiB3 O5 )。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之紫外光產生裝置，其中，該第二倍頻晶體可以為鈮酸鋰晶體(LiNbO3 )、碘酸鋰晶體(LiIO3 )、磷酸氧鈦鉀晶體(KTiOPO4 )、三硼酸鋰晶體(LiB3 O5 )、或偏硼酸鋇晶體(β-BaB2 O4 )。
  14. 如申請專利範圍第11項所述之紫外光產生裝置，其中，該基頻光隔離器可以為基於法拉第旋光效應之光隔離器、布拉格光柵、光濾波器、光耦合器或波分複用器。
  15. 一種紫外光產生裝置，係接受提供一基頻光線之一基頻光源，該紫外光產生裝置包括：一第一透鏡組，該基頻光線經過該第一透鏡組；一第一倍頻晶體，該基頻光線從該第一透鏡組射出，並經過該第一倍頻晶體，成為一二倍頻光線；一第二透鏡組，該二倍頻光線由該第二透鏡組反射；以及一第二倍頻晶體，該二倍頻光線由該第二透鏡組反射經過該第二倍頻晶體，成為一四倍頻光線，其中，該第一透鏡組包括一光高通濾波片以及一凸透鏡，其中，該光高通濾波片之曲率小於該凸透鏡之曲率。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之紫外光產生裝置，其中，該第一倍頻晶體為一基頻光適用之二倍頻晶體。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之紫外光產生裝置，其中，該第二倍頻晶體為一二倍頻光適用之二倍頻晶體。
  18. 如申請專利範圍第15項所述之紫外光產生裝置，其中，該第一透鏡組包括一基頻穿透膜、一二倍頻反射膜以及一四倍頻反射膜。
  19. 如申請專利範圍第15項所述之紫外光產生裝置，其中，該基頻光線以及該二倍頻光線由該光高通濾波片過濾或反射，並由該凸透鏡所折射或反射，該第一透鏡組對該基頻光線提供一基頻光焦距，該第一透鏡組對該二倍頻光線提供一二倍頻光焦距，該基頻光焦距大於該二倍頻光焦距。
  20. 如申請專利範圍第15項所述之紫外光產生裝置，其中，該第二透鏡組包括一凹透鏡以及一凹面鏡。
  21. 如申請專利範圍第15項所述之紫外光產生裝置，其中，該第二透鏡組包括一基頻反射膜、一二倍頻反射膜以及一四倍頻穿透膜。
  22. 如申請專利範圍第20項所述之紫外光產生裝置，其中，該基頻光線以及該二倍頻光線由該凹透鏡折射，並由該凹面鏡所反射，該第二透鏡組對該基頻光線提供一基頻光焦距，該第二透鏡組對該二倍頻光線提供一二倍頻光焦距，該基頻光焦距小於該二倍頻光焦距。
  23. 如申請專利範圍第15項所述之紫外光產生裝置，更包括一基頻光隔離器，設於該基頻光源與該第一透鏡組之間。
  24. 如申請專利範圍第15項所述之紫外光產生裝置，其中，該第一倍頻晶體可以為鈮酸鋰晶體(LiNbO3 )、碘酸鋰晶體(LiIO3 )、磷酸氧鈦鉀晶體(KTiOPO4 )、或三硼酸鋰晶體(LiB3 O5 )。
  25. 如申請專利範圍第15項所述之紫外光產生裝置，其中，該第二倍頻晶體可以為鈮酸鋰晶體(LiNbO3 )、碘酸鋰晶體(LiIO3 )、磷酸氧鈦鉀晶體(KTiOPO4 )、三硼酸鋰晶體(LiB3 O5 )、或偏硼酸鋇晶體(β-BaB2 O4 )。
  26. 如申請專利範圍第23項所述之紫外光產生裝置，其中，該基頻光隔離器可以為基於法拉第旋光效應之光隔離器、布拉格光柵、光濾波器、光耦合器或波分複用器。
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