TWI401521B - 雷射光能轉換裝置及方法 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種雷射光能轉換裝置及方法，更詳而言之，係關於一種能夠於具有單一光柵週期之一維準相位匹配(quasi-phase matching)結構中，同時完成第一階準相位匹配之紅外光參轉換以及第二階準相位匹配之二次諧波轉換的雷射光能轉換裝置及方法。
近年來，由於投影顯示裝置具有便於設置且顯示尺寸較具彈性之特性，使得其日益受到消費者的青睞及廠商的重視，現今主要的投影顯示技術包含液晶、電漿投影技術等。然而，現今投影顯示技術存在有許多問題，包括顯色不夠精確、光源不夠集中等問題。
為解決上述習知技術的問題，遂發展出雷射投影顯示技術，為上述液晶、電漿投影顯示技術帶來有效且更具成本效益的替代方案。雷射顯示技術能夠提供紅綠藍光之組合架構，為投影顯示產業的發展開啟了新頁。雷射技術能夠達到顯色精確且光源集中的效果，雷射光的純淨度遠超過目前的高解析度發光顯示技術，可實現兩倍於液晶及電漿電視的色階表現能力，更值得一提的是，應用雷射顯示技術的顯示器耗電量僅為液晶電視的二分之一、電漿電視的三分之一，更加符合低耗能的產業趨勢需求。近年來，市面上已推出利用雷射技術作為投影顯示之雷射投影機，其光輸出強度可高達7000流明(lumen)，採用三原色(RGB)
作為雷射光源，不僅發光效率較一般投影機使用的放電燈泡超出30%，並且使得色域擴張至NTSC標準的170%，色彩再現範圍是一般液晶電視的兩倍。
尤有甚者，隨著投影顯示技術的成熟以及使用者對於微型化投影裝置的需求不斷提升，微型化雷射投影裝置的發展已成為目前投影技術領域的焦點，若能以微型雷射光源取代LED不僅滿足較低功率損耗和微縮的尺寸將可提供鮮明的色彩和高對比度；同時雷射投影無論到多遠的距離，都可以展示出銳利的圖像。因此，微型雷射光源的開發直接地影響微型化投影裝置發展的進度，如何將雷射技術使用於投影技術上甚或內建於行動電話等電子裝置內也成為先進投影技術的發展趨勢。舉例而言，可攜式行動投影手機或者可攜式行動投影機若使用LED作為投影機光源，則10流明的投影機最大可投影50吋大小，但仍有投影焦距需隨投影呎吋調整問題。以微型雷射光源取代LED不僅能夠達到低耗電和尺寸微縮的效果，提供鮮明的色彩和高對比度，在更遠的投射距離下無需調整對焦而可獲得更大的投影尺寸。因此，雷射顯示勢必為未來顯示科技領域的發展重點。
然而，現階段雷射光能轉換技術的發展所面臨的瓶頸在於對於產生顯示所需三原色(紅、綠及藍光雷射)的光能轉換效率太低。
綜上所述，雷射技術是未來顯示科技及投影顯示裝置的必然發展方向，對於現今雷射光能轉換技術的應用而
言，不論是應用於雷射投影顯示或者高解析度顯示科技，均期望能夠製作具有較高光學轉換效率且尺寸微型化的雷射光能轉換裝置。然而，目前的雷射光能轉換技術無法同時提供良好的雷射光能轉換效率以及微性化的元件尺寸，因而無法廣泛利用於可攜式行動投影裝置，故如何提供易於製造且能夠達到良好光能轉換效率之雷射光能轉換裝置和方法是目前亟待解決的問題。
鑒於上述習知技術之缺點，本發明之目的係提供能夠同時於具有單一光柵週期之一維準相位匹配結構中完成第一階準相位匹配之紅外光參轉換以及第二階準相位匹配之二次諧波轉換的雷射光能轉換裝置及方法。
為達上述目的，本發明提供一種雷射光能轉換裝置，該轉換裝置包括：非線性光學晶體，其包含複數個極化區域、光入射端及出光端，而該等極化區域之相鄰兩者分別具有相反的極化特性，形成具有單一光柵週期之一維準相位匹配結構，且該光柵週期係相鄰二極化區域於中心軸向上之厚度總和；溫度控制元件，係熱耦接至該非線性光學晶體，提供熱能予該非線性光學晶體，以調變該非線性光學晶體之溫度範圍；以及泵浦雷射光源，係設置於該非線性光學晶體之中心軸向上，使得該泵浦雷射光源所發射之泵浦雷射光束自該光入射端射入，依序地通過該複數個極化區域後，由該出光端射出。
此外，本發明復提供一種雷射光能轉換方法，係包
括：設置非線性光學晶體，形成包含複數個極化區域、光入射端及出光端且具有單一光柵週期之一維準相位匹配結構，且該光柵週期範圍係大於8微米且不超過15微米；設置溫度控制元件，使其熱耦接至該非線性光學晶體，以於10至165℃之範圍內調變該非線性光學晶體之溫度；以及於該非線性光學晶體之中心軸向上設置泵浦雷射光源，使得其所發射波長範圍係介於480至575奈米間之泵浦雷射光束於該非線性光學晶體之中心軸向上自該光入射端射入，依序地通過該複數個極化區域後，由該出光端射出轉換波長範圍係介於590至650奈米間之雷射光。
再者，本發明復又提供一種雷射光能轉換方法，係包括：設置非線性光學晶體，形成包含複數個極化區域、光入射端及出光端且具有單一光柵週期之一維準相位匹配結構，且該光柵週期範圍係介於5至8微米間；設置溫度控制元件，使其熱耦接至該非線性光學晶體，以於10至165℃之範圍內調變該非線性光學晶體之溫度；以及於該非線性光學晶體之中心軸向上設置泵浦雷射光源，使得其所發射波長範圍介於480至575奈米間之泵浦雷射光束於該非線性光學晶體之中心軸向上自該光入射端射入，依序地通過該複數個極化區域後，由該出光端射出轉換波長範圍係介於395至465奈米間之雷射光。
本發明之雷射光能轉換裝置的另一實施例中，復包括設置於該非線性光學晶體之光入射端和出光端之間的雷射共振腔，該雷射共振腔為双凹腔，輸入耦合鏡和輸出耦合
鏡皆為平凹面鏡，且兩者的凹處均設置朝向該非線性光學晶體。
本發明所提供之雷射光能轉換裝置及方法，除了能夠產生第一階準相位匹配之紅外光參轉換以外，也可藉由單一光柵週期的一維準相位匹配結構，而同時產生第二階準相位匹配之二次諧波轉換，藉由具單一光柵週期的一維準相位匹配非線性光學晶體進行紅光輻射波長及藍光輻射波長之轉換，並且提供微型化光能轉換裝置以及良好的雷射光能轉換效率。
以下係藉由特定的具體實例說明本發明之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點與功效。本發明亦可藉由其他不同的具體實例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明之精神下進行各種修飾與變更。以下之實施例係進一步詳細說明本發明之觀點，但並非以任何觀點限制本發明之範疇。
第1圖係本發明之雷射光能轉換裝置之量測架構實施例之示意圖。如圖所示，本發明之雷射光能轉換裝置可例如為光參振盪器100，光參振盪器100包含泵浦雷射光束之波長範圍係介於480至575奈米間之綠光泵浦雷射光源10、輸入耦合鏡(input coupling,IC)20a、輸出耦合鏡(output coupling,OC)20b、溫度控制器30、加熱爐40以及非線性光學晶體50。於本實施例中，量測光參振盪器
100之量測架構亦為光參振盪器100之光路架構圖。
具體言之，係以20ns/4KHz被動調Q-綠光雷射作為泵浦雷射光源，將製程完成後之週期性極化反轉鉭酸鋰(periodically-poled Lithium Tantalate,PPLT)非線性光學晶體50包含複數個極化區域501、光入射端502及出光端503，而該等極化區域501之相鄰兩者分別具有相反的極化特性，形成具有單一光柵週期之一維準相位匹配結構501a，且光柵週期係相鄰二極化區域501於中心軸向上之厚度總和。
非線性光學晶體50設置於共振腔中，該共振腔設計為双凹腔，包括輸入耦合鏡20a、輸出耦合鏡20b，輸入耦合鏡20a、輸出耦合鏡20b皆為對介於480至575奈米間之波段具有高穿透特性且曲率半徑範圍介於25至100毫米間之平凹面鏡，且兩者的凹處均設置朝向該非線性光學晶體50。該溫度控制器30係用以控制該加熱爐40之溫度，而該加熱爐40係熱耦接至該非線性光學晶體50，以調變該非線性光學晶體50之溫度。其中，輸入耦合鏡20a對波長範圍介於430至440奈米間、介於620至640奈米間與介於860至880奈米間之光皆具有高反射特性，藉以鎖住信號光使其產生共振。其反射範圍介於430至440奈米間之藍光的用意在於使雷射光能夠由單邊輸出，而有助於增進量測時的便利性。輸出耦合鏡20b可設計成對於波長範圍介於860至880奈米間之光具有高反射特性，其目的亦為了鎖住信號光，然而，對於波長範圍介於620至640奈
米間之信號光則具部分反射特性，使鎖住之波長範圍介於620至640奈米間之紅光的共振能量夠強時能夠穿透出光，最後透過該可替換濾光鏡(filter)101，取出所需要的波段並配合功率計(power meter)102進行量測。波長範圍介於480至575奈米間之綠光泵浦雷射光源10係設置於該非線性光學晶體50之中心軸向上，使得該泵浦雷射光源10所發射之泵浦雷射光束依序地通過該複數個極化區域501。
在此須特別提出說明的是，該非線性光學晶體50係採用具有單一週期(Λ)的一維準相位匹配結構，係由具備週期性極化反轉之鐵電相材料所組成，此類鐵電相材料可為鈮酸鋰、鉭酸鋰或摻雜有鎂或鋅之鈮酸鋰或鉭酸鋰。
另提出說明的是，包括輸入耦合鏡20a、輸出耦合鏡20b之共振腔主要係用以增強信號光的能量，藉此提供較佳的轉換效率，也就是說，如第1圖所示之光參振盪器100可選擇性地不包含該共振腔。
另提出說明的是，本發明之輸入耦合鏡係對波長範圍介於395至465奈米間、介於590至650奈米間與介於790至930奈米間之光具有高反射特性，本發明之輸出耦合鏡對波長範圍介於790至930奈米間之光具有高反射特性，對波長範圍介於590至650奈米間之光具有部分反射特性。因此，上揭實施例所述之輸入耦合鏡的波長範圍以及輸出耦合鏡的波長範圍，僅為本發明較佳實施例，並非用以限定本發明之申請專利範圍。
因此，在本發明之其他實施例中可使用如第1圖所示之光參振盪器100但不包含該共振腔，亦即綠光泵浦雷射光源10未透過輸入耦合鏡20a、輸出耦合鏡20b而直接於中心軸向上入射該非線性光學晶體50，使得該泵浦雷射光源10所發射之泵浦雷射光束自該光入射端502射入，依序地通過該複數個極化區域501後，由該出光端503射出。
第2圖所示者，係第1圖之光參振盪器100所採用之準相位匹配結構之示意圖。如圖所示者，可看出該結構中等效非線性係數d eff
隨著光線傳播路程，每間隔同調長度(coherence length)1c
，其值週期性地正負變號，形成週期性光柵(periodic grating)結構，其中週期(Λ)係非線性係數在空間中被調變的週期，亦為兩個具有正負相反之等效非線性係數的相鄰極化反轉區域之厚度總和。在本實施例中，該非線性光學晶體50之光柵週期之佔空比(duty-cycle)範圍係介於1%至99%間，且於本發明之較佳實施例中採用介於25%或75%範圍間之佔空比。
在本發明一較佳實施例中，係利用如第1圖所示之光參振盪器100來實現波長532奈米之綠光至波長630奈米之紅光雷射轉換。與先前實施例相同，本實施例中亦採用波長532奈米之綠光泵浦雷射光源，而不同於先前實施例者，在於光參振盪器100採用週期11.6微米、長度15毫米、寬度6毫米、厚度0.5毫米之單一週期非線性光學晶體50，同時利用該溫度控制器30控制該加熱爐40之溫度，藉此控制該非線性光學晶體50之溫度於40℃至165℃
之範圍內。本實施例所能夠振盪產生的雷射光波段範圍涵蓋629奈米至636奈米的波長範圍，閒置光波段範圍涵蓋3229奈米至3444奈米的波長範圍，其溫度調變與輸出波長之關係如第3圖所示。
第3圖所示者，係本發明之光參振盪器100中，波長532奈米之泵浦光對波長630奈米之紅光雷射轉換之溫度調變與輸出波長之關係圖。應了解到，當溫度改變時，輸出信號光(曲線3a)的中心波長位置仍處於紅光波段區間，無劇烈的變化，溫度調變的穩定性為光參振盪紅光產生器的優點之一，閒置光(曲線3b)的中心波長位置則處於3200奈米至3450奈米的波段區間內。
第4圖所示者，係本發明之光參振盪器100中，波長532奈米之泵浦光對波長630奈米之紅光的轉換效率圖。不同於先前實施例者在於，本實施例中，利用該溫度控制器30控制該加熱爐40之溫度，並藉此控制該非線性光學晶體50之溫度為153℃。週期11.6微米之單一週期非線性光學晶體50在溫度153℃達到準相位匹配，基於光參振盪原理，可直接得到波長630奈米之紅光雷射輸出，以及波長3420之紅外光閒置光。將溫度固定於153℃之最佳準相位匹配溫度，改變泵浦光源之功率，可得到呈線性關係之波長的532奈米綠光與波長630奈米的紅光雷射間之轉換，其斜線轉換效率可達到40.0%。
在本發明又一較佳實施例中，係利用如第1圖所示之光參振盪器100來實現波長532奈米之綠光對波長434.7
奈米之藍光雷射間的轉換。由輸入耦合鏡20a、輸出耦合鏡20b所構成之光參振盪器的共振腔，提供一腔內倍頻以製造高效率倍頻藍光的方法，如此一來，可解決高階準相位匹配的有效非線性係數較低而轉換效率因此下降的狀況。針對雷射腔鏡與鍍膜之相應設計，能夠使得光參轉換產生之波長870奈米之信號光能共振往返於雷射腔鏡間，並反饋進入雷射晶片中產生波長434.7奈米之倍頻藍光，然而對於雷射腔鏡與鍍膜之相應設計並不屬於本發明之技術手段，故在此並不詳加敘述。
與先前實施例相同，本實施例中亦採用波長532奈米之綠光泵浦雷射光源，而不同於先前實施例者，在於光參振盪器100採用週期範圍介於7.89微米至8.0微米間、長度10毫米、寬度6毫米、厚度0.5毫米之單一週期非線性光學晶體50，同時利用該溫度控制器30控制該加熱爐40之溫度，藉此控制該非線性光學晶體50之溫度於40℃至165℃之範圍。本實施例所能夠振盪產生的雷射光波段範圍涵蓋868奈米至870奈米，且該868奈米至870奈米波段範圍之信號光共振往返於雷射腔鏡間，並反饋進入雷射晶片中產生波長434.7奈米之倍頻藍光，其波長532奈米之綠光對波長434.7奈米之藍光雷射轉換的關係如第5圖所示。
第5圖所示者，係本發明之光參振盪器100中532奈米泵浦光對434.7奈米藍光的轉換效率圖。不同於先前實施例者，在於本實施例中，利用該溫度控制器30控制該加
熱爐40之溫度，並藉此控制該非線性光學晶體50之溫度為163.3℃。週期7.89微米之單一週期非線性光學晶體50在溫度163.3℃達到準相位匹配，基於光參振盪原理，可直接得到波長869.1奈米之信號光輸出，並反饋進入雷射晶片中產生434.7奈米倍頻藍光。將溫度固定於163.3℃之最佳準相位匹配溫度，改變泵浦光源之功率，可得到呈線性關係之波長532奈米之綠光對波長434.7奈米之藍光雷射轉換，其斜線轉換效率可達到20.6%。
在此須特別提出說明的是，本發明之光參振盪器100所採用之綠光泵浦雷射光源10之波長範圍可介於480至575奈米間，本發明之非線性光學晶體50之溫度可介於10℃至165℃之間，且本發明之非線性光學晶體50之光柵週期可介於5至15微米之間。此外，藉由本發明之光參振盪器100可轉換得到波長範圍介於590至650奈米間之紅光雷射，或者波長範圍介於395至465奈米間之藍光雷射。因此，上揭實施例所述之綠光泵浦雷射光源的波長範圍、非線性光學晶體之溫度、非線性光學晶體之光柵週期以及光參振盪器可轉換得到之紅光雷射與藍光雷射之波長範圍介，均僅為本發明較佳實施範圍之範例，並非用以限定本發明之申請專利範圍。
綜上所述，本發明所揭露之雷射光能轉換裝置採用光學參量振盪器結構，藉由具有單一光柵週期之一維準相位匹配結構的非線性光學晶體，經適當之溫度控制，進行綠光至紅光雷射光能轉換，此外，亦可經由同樣的架構設計
進行綠光至藍光雷射光能轉換。相較於習知技術，本發明實現具有單一光柵週期之非線性光學晶體，利用光學參量振盪原理產生紅光及藍光雷射光能轉換，同時提供了可應用於可攜式投影設備中之微型化雷射光能轉換裝。
上述實施例僅例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修飾與改變。因此，本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。
10‧‧‧泵浦雷射光源
100‧‧‧光參振盪器
101‧‧‧濾光鏡
102‧‧‧功率計
20a‧‧‧輸入耦合鏡
20b‧‧‧輸出耦合鏡
30‧‧‧溫度控制器
40‧‧‧加熱爐
50‧‧‧非線性光學晶體
501‧‧‧極化區域
501a‧‧‧一維準相位匹配結構
502‧‧‧光入射端
503‧‧‧出光端
第1圖係本發明之雷射光能轉換裝置之量測架構實施例之示意圖；第2圖係本發明之雷射光能轉換裝置所採用之準相位匹配結構之示意圖；第3圖係本發明之雷射光能轉換裝置中532奈米泵浦光對630奈米紅光雷射轉換之溫度調變與輸出波長之關係圖；第4圖係本發明之雷射光能轉換裝置中532奈米泵浦光對630奈米紅光的轉換效率圖；以及第5圖係本發明之雷射光能轉換裝置中532奈米泵浦光對434.7奈米藍光的轉換效率圖。
10‧‧‧泵浦雷射光源
100‧‧‧光參振盪器
101‧‧‧濾光鏡
102‧‧‧功率計
20a‧‧‧輸入耦合鏡
20b‧‧‧輸出耦合鏡
30‧‧‧溫度控制器
40‧‧‧加熱爐
50‧‧‧非線性光學晶體
501‧‧‧極化區域
501a‧‧‧一維準相位匹配結構
502‧‧‧光入射端
503‧‧‧出光端
Claims (20)
- 一種雷射光能轉換裝置，係包括：非線性光學晶體，其包含複數個極化區域、光入射端及出光端，而該等極化區域之相鄰兩者分別具有相反的極化特性，形成具有單一光柵週期之一維準相位匹配結構，且該光柵週期係相鄰二極化區域於中心軸向上之厚度總和，且該光柵週期範圍係大於8微米且不超過15微米；溫度控制元件，係熱耦接至該非線性光學晶體，提供熱能予該非線性光學晶體，以介於10至165℃間調變該非線性光學晶體之溫度範圍；以及泵浦雷射光源，係設置於該非線性光學晶體之中心軸向上，使得該泵浦雷射光源所發射波長範圍係介於480至575奈米間之泵浦雷射光束自該光入射端射入，依序地通過該複數個極化區域後，由該出光端射出轉換波長範圍係介於590至650奈米間之泵浦雷射光束。
- 如申請專利範圍第1項之雷射光能轉換裝置，復包括設置於該非線性光學晶體之該光入射端和該出光端之間的雷射共振腔，該雷射共振腔係由輸入耦合鏡和輸出耦合鏡所組成之双凹腔，該輸入耦合鏡和輸出耦合鏡皆為平凹面鏡，且兩者的凹處均朝向該非線性光學晶體設置。
- 如申請專利範圍第2項之雷射光能轉換裝置，其中， 該輸入耦合鏡和輸出耦合鏡均係對波長範圍介於480至575奈米間之光具有高穿透特性且曲率半徑範圍介於10至100毫米間之平凹面鏡，且該輸入耦合鏡對波長範圍介於395至465奈米間、介於590至650奈米間與介於790至930奈米間之光具有高反射特性，該輸出耦合鏡對波長範圍介於790至930奈米間之光具有高反射特性，對波長範圍介於590至650奈米間之光具有部分反射特性。
- 如申請專利範圍第1項之雷射光能轉換裝置，其中，該非線性光學晶體係由具備週期性極化反轉之鐵電相材料所組成，該鐵電相材料係為鈮酸鋰、鉭酸鋰或摻雜有鎂或鋅之鈮酸鋰或鉭酸鋰。
- 如申請專利範圍第1項之雷射光能轉換裝置，其中，該非線性光學晶體之光柵週期之佔空比範圍係介於1%至99%間。
- 一種雷射光能轉換方法，該方法包括：設置非線性光學晶體，形成包含複數個極化區域、光入射端及出光端且具有單一光柵週期之一維準相位匹配結構，且該光柵週期範圍係大於8微米且不超過15微米；設置溫度控制元件，使其熱耦接至該非線性光學晶體，以於10至165℃之範圍內調變該非線性光學晶體之溫度；以及於該非線性光學晶體之中心軸向上設置泵浦雷射 光源，使得其所發射波長範圍係介於480至575奈米間之泵浦雷射光束於該非線性光學晶體之中心軸向上自該光入射端射入，依序地通過該複數個極化區域後，由該出光端射出轉換波長範圍係介於590至650奈米間之雷射光。
- 如申請專利範圍第6項之雷射光能轉換方法，復包括設置於該非線性光學晶體之該光入射端和該出光端之間設置雷射共振腔，該雷射共振腔為双凹腔，輸入耦合鏡和輸出耦合鏡皆為平凹面鏡，且兩者的凹處均設置朝向該非線性光學晶體。
- 如申請專利範圍第7項之雷射光能轉換方法，其中，該輸入耦合鏡和輸出耦合鏡均係對波長範圍係介於480至575奈米間之光具有高穿透特性且曲率半徑範圍介於10至100毫米間之平凹面鏡，且該輸入耦合鏡對波長範圍介於395至465奈米間、介於590至650奈米間與介於790至930奈米間之光具有高反射特性，該輸出耦合鏡對波長範圍介於790至930奈米間之光具有高反射特性，對波長範圍介於590至650奈米間之光具有部分反射特性。
- 如申請專利範圍第6項之雷射光能轉換方法，其中，該非線性光學晶體係由具備週期性極化反轉之鐵電相材料所組成，該鐵電相材料係為鈮酸鋰、鉭酸鋰或摻雜有鎂或鋅之鈮酸鋰或鉭酸鋰。
- 如申請專利範圍第9項之雷射光能轉換方法，其中， 該非線性光學晶體之光柵週期之佔空比範圍係介於1%至99%間。
- 一種雷射光能轉換方法，該方法包括：設置非線性光學晶體，形成包含複數個極化區域、光入射端及出光端且具有單一光柵週期之一維準相位匹配結構，且該光柵週期範圍係介於5至8微米間；設置溫度控制元件，使其熱耦接至該非線性光學晶體，以於10至165℃之範圍內調變該非線性光學晶體之溫度；以及於該非線性光學晶體之中心軸向上設置泵浦雷射光源，使得其所發射波長範圍介於480至575奈米間之泵浦雷射光束於該非線性光學晶體之中心軸向上自該光入射端射入，依序地通過該複數個極化區域後，由該出光端射出轉換波長範圍係介於395至465奈米間之雷射光。
- 如申請專利範圍第11項之雷射光能轉換方法，復包括設置於該非線性光學晶體之該光入射端和該出光端之間設置雷射共振腔，該雷射共振腔為双凹腔，輸入耦合鏡和輸出耦合鏡皆為平凹面鏡，且兩者的凹處均設置朝向該非線性光學晶體。
- 如申請專利範圍第12項之雷射光能轉換方法，其中，該輸入耦合鏡和輸出耦合鏡均係對波長範圍介於480至575奈米間之光具有高穿透特性且曲率半徑範圍介 於10至100毫米間之平凹面鏡，且該輸入耦合鏡對波長範圍介於395至465奈米間、介於590至650奈米間與介於790至930奈米間之光具有高反射特性，該輸出耦合鏡對波長範圍介於790至930奈米間之光具有高反射特性，對波長範圍介於395至465奈米間之光具有部分反射特性。
- 如申請專利範圍第11項之雷射光能轉換方法，其中，該非線性光學晶體係由具備週期性極化反轉之鐵電相材料所組成，該鐵電相材料係為鈮酸鋰、鉭酸鋰或摻雜有鎂或鋅之鈮酸鋰或鉭酸鋰。
- 如申請專利範圍第14項之雷射光能轉換方法，其中，該非線性光學晶體之光柵週期之佔空比範圍係介於1%至99%間。
- 一種雷射光能轉換裝置，係包括：非線性光學晶體，其包含複數個極化區域、光入射端及出光端，而該等極化區域之相鄰兩者分別具有相反的極化特性，形成具有單一光柵週期之一維準相位匹配結構，且該光柵週期係相鄰二極化區域於中心軸向上之厚度總和，且該光柵週期範圍係介於5至8微米間；溫度控制元件，係熱耦接至該非線性光學晶體，提供熱能予該非線性光學晶體，以介於10至165℃間調變該非線性光學晶體之溫度範圍；以及泵浦雷射光源，係設置於該非線性光學晶體之中 心軸向上，使得該泵浦雷射光源所發射波長範圍係介於480至575奈米間之泵浦雷射光束自該光入射端射入，依序地通過該複數個極化區域後，由該出光端射出轉換波長範圍係介於395至465奈米間之泵浦雷射光束。
- 如申請專利範圍第16項之雷射光能轉換裝置，復包括設置於該非線性光學晶體之該光入射端和該出光端之間的雷射共振腔，該雷射共振腔係由輸入耦合鏡和輸出耦合鏡所組成之双凹腔，該輸入耦合鏡和輸出耦合鏡皆為平凹面鏡，且兩者的凹處均朝向該非線性光學晶體設置。
- 如申請專利範圍第17項之雷射光能轉換裝置，其中，該輸入耦合鏡和輸出耦合鏡均係對波長範圍介於480至575奈米間之光具有高穿透特性且曲率半徑範圍介於10至100毫米間之平凹面鏡，且該輸入耦合鏡對波長範圍介於395至465奈米間、介於590至650奈米間與介於790至930奈米間之光具有高反射特性，該輸出耦合鏡對波長範圍介於790至930奈米間之光具有高反射特性，對波長範圍介於395至465奈米間之光具有部分反射特性。
- 如申請專利範圍第16項之雷射光能轉換裝置，其中，該非線性光學晶體係由具備週期性極化反轉之鐵電相材料所組成，該鐵電相材料係為鈮酸鋰、鉭酸鋰或摻雜有鎂或鋅之鈮酸鋰或鉭酸鋰。
- 如申請專利範圍第16項之雷射光能轉換裝置，其中，該非線性光學晶體之光柵週期之佔空比範圍係介於1%至99%間。
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