TWI613027B

TWI613027B - 雷射系統

Info

Publication number: TWI613027B
Application number: TW105130799A
Authority: TW
Inventors: Ming Hsien Chou; Jui Yu Lai
Original assignee: Hc Photonics Corp
Priority date: 2016-09-23
Filing date: 2016-09-23
Publication date: 2018-02-01
Also published as: TW201813753A

Description

雷射系統

本發明關於一種雷射系統，特別是關於一種可整合波長轉換晶片於共振腔內的可調式雷射系統。

雷射裝置或系統已被應用來執行許多運用，例如檢測、標記、雕刻、微切削以及切割。以中紅外光(Mid-Infrared，MIR)雷射為例，中紅外光雷射可適合於红外光谱的分析，如用於環境監測。

目前，雷射裝置可利用單一雷射晶片(例如雷射二極體)來產生。然而，此單一雷射晶片的功率較低，且不具大範圍波長可調性。

另外，可額外加裝的雷射震盪器於泵浦雷射之後，而形成雷射系統。然而，一般的雷射系統價格高昂，且整體系統的尺寸巨大。

本發明之一目的在於提供一種雷射系統，雷射系統包含泵浦光源、增益單元、波長轉換晶片、第一反射面、分光鏡及第二反射面。增益單元是設置於該泵浦光源的一側，其中該增益單元設有一第一反射膜，該第一反射膜是面對於該泵浦光源。波長轉換晶片設置於該增益單元的一側，第一反射面設置於該波長轉換晶片的一側，其中該第一反射面為雙波段高反射膜，該第一反射膜為單波段高反射膜。分光鏡設置於該增益單元與該波長轉換晶片之間，第二反射面設置於該分光鏡的一側。

本發明之一目的在於提供一種雷射系統，雷射系統包含泵浦光源、增益單元、波長轉換晶片、第一反射面、分光鏡及第二反射面。增益單元是設置於該泵浦光源的一側，其中該增益單元設有一第一反射膜，該第一反射膜是面對於該泵浦光源。波長轉換晶片設置於該增益單元的一側，第一反射面設置於該波長轉換晶片的一側，分光鏡設置於該增益單元與該波長轉換晶片之間，第二反射面形成於一光學透鏡上，該光學透鏡設置於該分光鏡的一側設置於該分光鏡的一側。其中，第一反射面為雙波段高反射膜，該第一反射膜為單波段高反射膜，該第一反射膜是用於與該第一反射面形成一雷射共振腔結構，該第二反射面是用於與該第一反射面形成一光學參量放大共振腔結構，在該雷射共振腔結構內所形成的雷射光是在該第二共振腔結構內進行共振放大後，並由該第一反射面發出該雷射系統之外。

本發明之一目的在於提供一種雷射系統，雷射系統包含泵浦光源、增益單元、波長轉換晶片及反射面。增益單元是設置於該泵浦光源的一側，其中該增益單元設有一第一反射膜，該第一反射膜是面對於該泵浦光源。波長轉換晶片是設置於該增益單元的一側，該波長轉換晶片設有一第二反射膜，該第二反射膜是面對於該增益單元。反射面是設置於該波長轉換晶片的一側。

本發明之一目的在於提供一種光偵測系統，光偵測系統包含泵浦光源、增益單元、波長轉換晶片、反射面及光偵測器。增益單元設置於該泵浦光源的一側，其中該增益單元設有一第一反射膜，該第一反射膜是面對於該泵浦光源。反射面設置於該增益單元的一側，其中該泵浦光源、該增益單元及該反射面是排列於一第一方向上。波長轉換晶片是用於接收一待測光線，並產生一參考光線，其中該波長轉換晶片設有一第二反射膜。光偵測器，設置於該反射鏡的另一側，用於偵測該參考光線，其中該波長轉換晶片、該反射面及該光偵測器是排列於一第二方向上，該第一方向及該第二方向之間具有一角度。

本發明之一目的在於提供一種光偵測方法，光偵測方法包含：利用一泵浦光源來提供一泵浦光至一增益單元，其中該增益單元設有一第一反射膜，該第一反射膜是面對於該泵浦光源；利用一反射面來反射由該增益單元所發出的光線，其中該泵浦光源、該增益單元及該反射面是排列於一第一方向上；利用一波長轉換晶片來接收一待測光線，其中該波長轉換晶片設有一第二反射膜；利用該增益單元設有的第一反射膜及該波長轉換晶片的第二反射膜來形成一共振腔；利用該共振腔所產生的雷射來將該待測光線轉換成一參考光線；利用一光偵測器來偵測該參考光線，其中該波長轉換晶片、該反射面及該光偵測器是排列於一第二方向上，該第一方向及該第二方向之間具有一角度。

在本發明的一實施例中，泵浦光源例如為半導體雷射，在一實施例中，半導體雷射可為外加共振腔的半導體二極體雷射。在一些實施例中，泵浦光可由小型固態雷射(solid-state laser)或光纖雷射所產生。

在本發明的一實施例中，泵浦光源所發出的泵浦光的波長範圍可例如為800~1000nm。

在本發明的一實施例中，增益單元可吸收第一波長(如808nm)的泵浦光後在第二波長(如1064nm)產生增益效果，經由增益單元所放大的光線再經由共振腔結構放大後能形成一具第二波長(如1064nm)的雷射。

在本發明的一實施例中，此增益單元可為增益晶體，此增益晶體可包括摻雜稀土元素的晶體，稀土元素摻雜物包括鐿(Ytterbium)、鉺(Erbium)、鈥(Holmium)、鐠(Praseodymium)、銩(Thulium)或是釹(Neodymiun)。例如摻鐿增益晶體、摻鉺增益晶體、摻鐠增益晶體、摻銩增益晶體或摻鈥增益晶體。

在本發明的一實施例中，此增益晶體為摻釹增益晶體，如Nd：YvO4。

在本發明的一實施例中，反射面為雙波段高反射膜(dual-band highly-reflective film)，該第一反射膜及該第二反射膜為單波段高反射膜。

在本發明的一實施例中，第一反射膜可塗佈於增益單元的一端面上，並面對於泵浦光源，用於與反射面形成第一共振腔結構。

在本發明的一實施例中，第二反射膜可塗佈於波長轉換晶片的一端面上，並面對於增益單元，用於與反射面形成第二共振腔結構。

在本發明的一實施例中，第二共振腔結構是利用波長轉換晶片之非線性光學的光學參量放大(OPO)效應來放大光線。

在本發明的一實施例中，由增益單元所放大的雷射光(如1064nm雷射光)，可利用波長轉換晶片之非線性光學的光學參量放大(OPO)效應來產生近紅外光(NIR)/中紅外(MIR)，其中雷射光可在第二反射膜與反射面之間所形成的第二共振腔結構內進行共振放大後，由反射面發出(輸出)雷射系統之外。

在本發明的一實施例中，雷射系統可包括多個共振腔，例如可包括雷射共振腔(第一共振腔結構)及OPO共振腔(第二共振腔結構)

在本發明的一實施例中，波長轉換晶片的非線性晶體可為LBO(三硼酸鋰)，KDP(磷酸二氫鉀)，KTP(磷酸钛氧鉀)，BBO(β硼酸鋇)，PPLN(periodically poledlithium niobate)，或者KnbO3(鈮酸鉀)。

在本發明的一實施例中，波長轉換晶片130的非線性光學晶體可具有週期性的極化結構、或非週期性的極化結構，例如為週期性極化反轉鈮酸鋰(Periodically Poled Lithium Niobate，PPLN)或非週期性極化反轉鈮酸鋰(Aperiodically Poled Lithium Niobate，APPLN)。

在本發明的一實施例中，波長轉換晶片可為方塊結構，並具有單週期、多週期或扇形的極化結構。

在本發明的一實施例中，反射面是形成於一光學透鏡上，用以形成共振腔，並可利用光學透鏡的曲率來控制共振腔的模式。

在本發明的一實施例中，反射面的光學透鏡可為一凹透鏡，其凹部是面向波長轉換晶片。

在本發明的一實施例中，反射面可形成於波長轉換晶片的另一端面上，並相對於增益單元。具體地，可塗佈一反射膜於波長轉換晶片的另一端面上，以形成此反射面。

在本發明的一實施例中，雷射系統所輸出的雷射的功率可為100mW~1W。

在本發明的一實施例中，雷射系統可更包括電控平台，用於承載並移動波長轉換晶片，以允許共振光可通過波長轉換晶片的不同位置，進而可產生不同的輸出波長。

在本發明的一實施例中，該第一反射膜是用於與該第一反射面形成第一共振腔結構，該第二反射面是用於與該第一反射面形成第二共振腔結構。

在本發明的一實施例中，雷射系統可更包括第一濾光器，其可設置於增益單元與分光鏡之間，用以進行頻率篩選，以允許輸出雷射的頻率為單一頻率。

在本發明的一實施例中，雷射系統可更包括第二濾光器，其可設置於分光鏡與第二反射面之間，用以進行頻率篩選，以允許輸出雷射的頻率為單一頻率。

在本發明的一實施例中，第一濾光器及/或第二濾光器可例如為極薄的未鍍膜(uncoated)平面鏡，用以進行頻率篩選。

在本發明的一實施例中，雷射系統可更包括掃描器，其可連接於第二濾光器，用以旋轉第二濾光器，因而可在保持單頻的情況下進行頻率調整。

在本發明的一實施例中，雷射系統可更包括驅動器，用於移動第二反射面的位置，以改變第二共振腔(OPO共振腔)的腔長。

在本發明的一實施例中，驅動器可為壓電驅動器。

在本發明的一實施例中，光偵測系統中的第一方向與第二方向之間的角度是小於90度。

在本發明的一實施例中，光偵測系統中的第一方向與第二方向之間的角度是10~20度。

在本發明的一實施例中，光偵測系統中的波長轉換晶片可承載於電控平台上，電控平台是用於承載並移動波長轉換晶片，以允許共振光可通過波長轉換晶片的不同位置，進而可產生不同的輸出波長。

在本發明的一實施例中，光偵測系統所偵測的待測光線例如為中紅外光。

在本發明的一實施例中，光偵測器所偵測的參考光線為近紅外光。

在本發明的一實施例中，光偵測器例如為光電二極體。

在本發明的實施例中，雷射系統或光偵測系統亦可整合為一裝置。例如，雷射系統或光偵測系統的元件可安裝或包覆於一外殼中，並設有電源。

相較於現有的雷射系統的問題，本發明的雷射系統可利用低成本的二極體雷射來進行放大，形成高功率雷射，因而可降低高功率雷射系統或裝置的成本。此外，可整合波長轉換晶片於雷射系統的共振腔內，因而可大幅改善雷射系統的可調性。

為讓本發明的上述內容能更明顯易懂，下文特舉優選實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

100‧‧‧雷射系統

101‧‧‧第一反射膜

102‧‧‧第二反射膜

103‧‧‧第二反射面

110‧‧‧泵浦光源

120‧‧‧增益單元

130‧‧‧波長轉換晶片

131‧‧‧電控平台

140‧‧‧反射面

150‧‧‧分光鏡

161‧‧‧第一濾光器

162‧‧‧第二濾光器

163‧‧‧掃描器

164‧‧‧驅動器

170‧‧‧光偵測器

230‧‧‧波長轉換晶片

231‧‧‧電控平台

301~306‧‧‧流程

圖1為本發明雷射系統的一實施例的示意圖；圖2為本發明雷射系統的波長轉換晶片及反射面的一實施例的示意圖；圖3為本發明雷射系統的一實施例的示意圖；圖4為本發明光偵測系統的一實施例的示意圖；圖5為本發明光偵測系統的一實施例的示意圖；及圖6為本發明光偵測方法的方法流程圖。

為了讓本發明之上述及其他目的、特徵、優點能更明顯易懂，下文將特舉本發明較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。再者，本發明所提到的方向用語，例如上、下、頂、底、前、後、左、右、內、外、側面、周圍、中央、水準、橫向、垂直、縱向、軸向、徑向、最上層或最下層等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用以說明及理解本發明，而非用以限制本發明。

附圖和說明被認為在本質上是示出性的，而不是限制性的。在圖中，結構相似的單元是以相同標號表示。另外，為了理解和便於描述，附圖中示出的每個元件的尺寸和厚度是任意示出的，但是本發明不限於此。

在附圖中，為了清晰起見，誇大了層、膜、面板、區域等的厚度。在附圖中，為了理解和便於描述，誇大了一些層和區域的厚度。將理解的是，當例如層、膜、區域或基底的元件被稱作“在”另一元件“上”時，所述元件可以直接在所述另一元件上，或者也可以存在中間元件。

另外，在說明書中，除非明確地描述為相反的，否則詞語“包括”將被理解為意指包括所述元件，但是不排除任何其它元件。此外，在說明書中，“在......上”意指位於目標群組件上方或者下方，而不意指必須位於基於重力方向的頂部上。

請參照圖1，圖1為本發明雷射系統的一實施例的示意圖。本實施例的雷射系統100可用於產生高功率雷射，且可具較小的配置體積或尺寸。此外，根據雷射的運用與將被處理之材質，可適當地調整雷射波長或功率，以針對特定運用。本實施例的雷射系統100所產生的雷射可應用於檢測、標記、雕刻、微切削以及切割、醫療手術、微加工等。本實施例的雷射系統100可包括泵浦光源110、增益單元120、波長轉換晶片130及反射面140。泵浦光源110是用於發出泵浦光至雷射系統100的共振腔內，增益單元120是設置於泵浦光源110的一側，用於接收泵浦光源110所發出的泵浦光(亦即增益單元120是設置於泵浦光源110的出光側)，並可放大共振腔內的雷射。波長轉換晶片130是設置於增益單元120的一側，且位於增益單元120與反射面140之間，波長轉換晶片130可用於對雷射進行波長轉換，以得到預期的輸出雷射。反射面140是設置於波長轉換晶片130的一側，用於反射雷射，以形成共振腔。具體地，反射面140可作為雷射系統100的共振腔的輸出端。其中，反射面140可為雙波段高反射膜(dual-band highly-reflective film)。

在本發明的實施例中，如圖1所示，泵浦光源110可例如為半導體雷射，在一實施例中，半導體雷射可為外加共振腔的半導體二極體雷射。在一些實施例中，泵浦光可由小型固態雷射(solid-state laser)或光纖雷射所產生。本領域中熟悉相關技術的人員將會了解有許多變化、修改與選擇。在一實施例中，泵浦光源110所發出的泵浦光的波長範圍可例如為800~1000nm。更具體地，例如808nm。

在本發明的實施例中，如圖1所示，增益單元120可吸收泵浦光源110所發出的泵浦光後在一特定波長範圍內產生增益效果，經由增益單元120所放大的光線再經由共振腔結構放大後能形成一特定波長雷射，即預期的輸出雷射。具體地，在一實施例中，增益單元120可吸收808nm的泵浦光後在1064nm波長增益效果，經由增益單元120所放大的光線再經由共振腔結構放大後能形成一1064nm的雷射。然不限於此，在其他實施例中，雷射系統100可依設計需求來產生其他波長的雷射。

在本實施例中，此增益單元120可為增益晶體，此增益晶體可包括(但不限於)摻雜稀土元素的晶體，稀土元素摻雜物包括鐿(Ytterbium)、鉺(Erbium)、鈥(Holmium)、鐠(Praseodymium)、銩(Thulium)或是釹(Neodymiun)。例如摻鐿增益晶體、摻鉺增益晶體、摻鐠增益晶體、摻銩增益晶體或摻鈥增益晶體，本實施例以摻釹增益晶體為例，如Nd：YvO4。

在本發明的實施例中，如圖1所示，增益單元120可設有第一反射膜101，第一反射膜101例如為單波段高反射膜(single-band highly-reflective film)，並可塗佈於增益單元120的一端面上，並面對於泵浦光源110，用於與反射面140形成雷射系統100的第一共振腔結構，以共振放大共振腔內的光線。其中，第一反射膜101的材料例如為Nb₂O₅或SiO₂。

在本發明的實施例中，如圖1所示，波長轉換晶片130是設置於增益單元120與反射面140之間，用於接收由增益單元120 所放大的雷射，並對增益單元120所放大的雷射進行波長轉換，以得到具有預設波長的輸出雷射。波長轉換晶片130可設有第二反射膜102，第二反射膜102例如為單波段高反射膜(single-band highly-reflective film)，並可塗佈於波長轉換晶片130的一端面上，並面對於增益單元120，用於與反射面140形成雷射系統100的第二共振腔結構，以共振放大共振腔內的光線。其中，第二反射膜102的材料例如為Nb₂O₅或SiO₂。

具體地，在一實施例中，由增益單元120所放大的1064nm的雷射光，可利用波長轉換晶片130之非線性光學的光學參量放大(OPO)效應來產生近紅外光(NIR)/中紅外(MIR)，其中光線可在第二反射膜102與反射面140之間所形成的第二共振腔結構內進行共振放大後，由反射面140發出雷射系統100之外。

在本發明的實施例中，波長轉換晶片130的非線性晶體可例如為LBO(三硼酸鋰)，KDP(磷酸二氫鉀)，KTP(磷酸钛氧鉀)，BBO(β硼酸鋇)，PPLN(periodically poledlithium niobate)，或者KnbO3(鈮酸鉀)。

更具體地，在一實施例中，波長轉換晶片130的非線性光學晶體可具有週期性的極化結構、或非週期性的極化結構，例如為週期性極化反轉鈮酸鋰(Periodically Poled Lithium Niobate，PPLN)或非週期性極化反轉鈮酸鋰(Aperiodically Poled Lithium Niobate，APPLN)。在一實施例中，波長轉換晶片130可為方塊結構，並具有單週期、多週期或扇形的極化結構。

在一實施例中，如圖1所示，可塗佈一雙波段高反射膜於光學透鏡的表面上，以形成反射面140，用以形成共振腔，並可利用光學透鏡的曲率來控制共振腔的模式(mode)。具體地，光學透鏡可為一凹透鏡，其凹部是面向波長轉換晶片130。

請參照圖2，圖2為本發明雷射系統的波長轉換晶片及反射面的一實施例的示意圖。在一實施例中，反射面140亦可形成於波長轉換晶片130的另一端面上，並相對於增益單元120。具體地，可塗佈一雙波段高反射膜於波長轉換晶片130的另一端面上，以形成此反射面140。

因此，雷射系統100可在有限的空間內形成多個共振腔，例如可包括雷射共振腔(第一共振腔結構)及OPO共振腔(第二共振腔結構)，因而可大幅縮減雷射系統的設置空間、或雷射裝置的體積。再者，由於雷射系統100的雷射可利用低成本的二極體雷射來進行放大，形成高功率雷射，因而可降低高功率雷射系統或裝置的成本。例如，雷射系統100所輸出的雷射的功率可為100mW~1W。此外，可整合波長轉換晶片130於雷射系統100的共振腔內，因而可大幅改善雷射系統100的可調性。

請參照圖3，圖3為本發明雷射系統的一實施例的示意圖。在一實施例中，雷射系統100可更包括電控平台131、分光鏡150、第二反射面103、第一濾光器161、第二濾光器162、掃描器163及驅動器164。電控平台131是用於承載並移動波長轉換晶片130，以允許共振光可通過波長轉換晶片130的不同位置，進而可產生不同的輸出波長。分光鏡150可設置於增益單元120與波長轉換晶片130之間，用於分離增益單元120與波長轉換晶片130之間不同的光學路徑。第二反射面103是設置於分光鏡150的一側，用於與反射面140形成雷射系統的第二共振腔結構。第一濾光器161及第二濾光器162是用以進行頻率篩選，以允許輸出雷射的頻率為單一頻率。第一濾光器161可設置於增益單元120與分光鏡150之間，第二濾光器162可設置於分光鏡150與第二反射面103之間。掃描器163可連接於第二濾光器162，用以旋轉第二濾光器162，因而可在保持單頻的情況下進行頻率調整。驅動器164是用於移動第二反射面103的位置，以改變第二共振腔(OPO共振腔)的腔長。

因此，利用電控平台131、分光鏡150、第二反射面103及驅動器164等配置，可增加雷射系統的波長調變功能，提供系統的雷射可調性。再者，可利用第一濾光器161及第二濾光器162來進行頻率篩選，以控制輸出雷射的頻率為單一頻率。

在一實施例中，分光鏡150可例如為鍍有特定波長(如1064nm)之抗反射膜(AR)及高反射膜(HR)的膜層的平面鏡，用以分離第一共振腔結構及第二共振腔結構的光學路徑。

在此實施例中，如圖3所示，相似於反射面140，可利用一光學透鏡來形成第二反射面103，用以形成共振腔結構，並可利用光學透鏡的曲率來控制共振腔的模式(mode)。

在一實施例中，第一濾光器161及/或第二濾光器162可例如為極薄的未鍍膜(uncoated)平面鏡，用以進行頻率篩選。

在一實施例中，驅動器164例如為壓電驅動器，其調整精度為奈米尺度，並可達到MHz尺度的精細頻率來進行位置調變。

請參照圖4，圖4為本發明光偵測系統的一實施例的示意圖。在本發明的實施例中，雷射系統可應用於光偵測系統，用於偵測特定波長的光線。此光偵測系統可包括泵浦光源110、增益單元120、波長轉換晶片230、反射面140及光偵測器170。因此，在此光偵測系統中，除了雷射系統的元件(泵浦光源110、增益單元120、波長轉換晶片230、反射面140)之外，更設有光偵測器170，此光偵測器170是設置反射面140的另一側，用於偵測特定波長的光線。此外，泵浦光源110、增益單元120及反射面140是排列於一第一方向上，而波長轉換晶片230、反射面140及光偵測器170是排列於一第二方向上，第一方向與第二方向之間的夾角是小於90度，例如10~20度。在圖4的雷射系統中，波長轉換晶片230設有第二反射膜102，用於與增益單元120的第一反射膜101形成共振腔。一入射光線可由波長轉換晶片230的第二反射膜102進入此共振腔，進入共振腔內的入射光線可與泵浦光源110的泵浦光線共振，進而可轉換成另一不同波長的參考光線，並由反射面140輸出。在一實施例中，入射光線例如可為中紅外光，通過圖4的雷射系統，此中紅外光可被轉換為近紅外光。

請參照圖5，圖5為本發明光偵測系統的一實施例的示意圖。在一實施例中，波長轉換晶片230可承載於電控平台231上，電控平台231是用於承載並移動波長轉換晶片230，以允許共振光可通過波長轉換晶片230的不同位置，進而可產生不同的輸出波長。

請參照圖6，圖6為本發明光偵測方法的方法流程圖。在本發明的實施例中，為了協助解釋本發明的光偵測方法，將假定用一計算裝置來執行本發明的光偵測方法。然而，應該理解的是，計算裝置和/或方法可以變化，並不需要完全按照下述描述的彼此關聯工作，這些變化都在目前實施例的範圍內。可以理解的是，在一些實施例中，本發明的光偵測方法可通過一處理器在計算裝置中被實現，例如通過運行應用程式。

應當強調的是，除非另有說明，本發明的光偵測方法不需要按照如圖所示的確切順序被執行；並且類似的多個流程(blocks)可以並行地被執行，而不是按順序；因此，本發明的光偵測方法的元素在文中稱為"流程(blocks)"而不是"步驟"。還應當理解的是，光偵測方法也可以在計算裝置的變型上被實現。

可以進一步理解，本發明的光偵測方法能在光偵測系統中實現。然而，方法還可以在與系統有相似部件、但設置在不同配置中的相似系統中被實現。

在流程301中，利用泵浦光源110來提供一泵浦光至增益單元120，其中增益單元120設有第一反射膜101，且第一反射膜101是面對於泵浦光源110。

在流程302中，利用反射面140來反射由增益單元120所發出的光線(亦即由增益單元120所放大的光線)，其中泵浦光源110、增益單元120及反射面140是排列於一第一方向上。

在流程303中，利用波長轉換晶片230來接收一待測光線(例如中紅外光)，其中波長轉換晶片230設有第二反射膜102；在流程304中，利用增益單元120的第一反射膜101及波長轉換晶片230的第二反射膜102來形成共振腔，以產生雷射(例如1064nm的雷射)；在流程305中，利用上述共振腔所產生的雷射來將待測光線轉換成一參考光線(例如近紅外光)；在流程306中，利用光偵測器170來偵測參考光線，其中波長轉換晶片230、反射面140及光偵測器170是排列於第二方向上，第一方向及第二方向之間具有一角度，此角度是小於90度。

因此，本發明的光偵測系統及光偵測方法可先將待測光線(入射光線)轉換成一參考光線，以供光偵測器170來進行偵測。以中紅外光(待測光線)的偵測為例，由於可使用較低成本的光偵測器170(例如光電二極體)來偵測近紅外光，進而判斷出待測光線是否為中紅外光，故可具有成本低、高精準度的效果。

值得注意的是，在本發明之實施例中，雷射系統或光偵測系統亦可整合為一裝置。例如，雷射系統或光偵測系統的元件可安裝或包覆於一外殼中，並設有電源。因此，儘管未示出，但也應進一步理解為：本發明之雷射系統所形成的裝置可包括與市電的連接、電池和/或一電池組中的一種或多種，或任何其它適用的電源。

在本發明之實施例中，上述計算裝置可包括電腦程式產品或軟體，該電腦程式產品或軟體可包括機器可讀取媒體，該機器可讀取媒體上儲存有指令，該等指令可用於程式化電腦系統(或其他電子元件)，以執行根據本發明之實施例的雷射輸出方法。在一實施例中，上述計算裝置可與雷射系統或光偵測系統電性耦合。機器可讀取媒體包括用於儲存或傳送由機器(例如電腦)讀取之形式之資訊的任何機構。舉例而言，機器可讀取(例如電腦可讀取)媒體包括機器(例如電腦)可讀取儲存媒體(例如唯讀記憶體(read only memory，ROM)、隨機存取記憶體(random access memory，RAM)、磁碟儲存媒體、光學儲存媒體、快閃記憶體元件等等)、機器(例如電腦)可讀取傳輸媒體(電氣、光學、聲學或其他傳播訊號形式(例如紅外訊號、數位訊號等等))，等等。

在本發明之實施例中，上述計算裝置的電腦系統內可執行一組指令，該等指令用於使機器執行本文所述方法中之任何一或多者。在替代實施例中，該機器可在區域網路(Local Area Network，LAN)、企業內部網路、企業外部網路或網際網路中連接(例如網路連接)至其他機器。該機器在客戶端-伺服器網路環境中可作為伺服器或客戶端機器工作，或在同級間(或分散式)網路環境中作為同級機器工作。該機器可為個人電腦 (personal computer，PC)、平板PC、機上盒(set-top box，STB)、個人數位助理(Personal Digital Assistant，PDA)、蜂巢式電話、網路設備、伺服器、網路路由器、切換器或橋接器，或能夠執行指定該機器將要採取之動作之一組指令(順序或其他方式)的任何機器。此外，儘管僅圖示單個機器，但術語「機器」亦應被視為包括個別或共同執行一組(或多組)指令以執行本文所述方法中之任何一或多者的機器(例如電腦)之任何集合。

示例性的上述計算裝置可包括處理器、主記憶體(例如唯讀記憶體(ROM)、快閃記憶體、諸如同步DRAM(SDRAM)或Rambus DRAM(RDRAM)之動態隨機存取記憶體(dynamic random access memory，DRAM)等等)、靜態記憶體(例如快閃記憶體、靜態隨機存取記憶體(static random access memory，SRAM)等等)及輔助記憶體(例如資料儲存元件)，這些設備經由匯流排彼此通訊。

上述計算裝置的處理器可為一或多個通用處理元件，諸如微處理器、中央處理單元等等。更特定言之，處理器可為複雜指令集計算(complex instruction set computing，CISC)微處理器、精簡指令集計算(reduced instruction set computing，RISC)微處理器、超長指令字集(very long instruction word，VLIW)微處理器、實施其他指令集之處理器或實施指令集組合之處理器。處理器亦可為一或多個專用處理元件，諸如特殊應用積體電路(application specific integrated circuit，ASIC)、現場可程式化閘陣列(field programmable gate array，FPGA)、數位訊號處理器(digital signal processor，DSP)、網路處理器等等。處理器經設置以執行用於執行本文所述操作之處理邏輯。

上述計算裝置可進一步包括網路介面元件。上述計算裝置亦可包括視訊顯示單元(例如液晶顯示器(liquid crystal display，LCD)、發光二極體(LED)顯示器或陰極射線管(cathode ray tube，CRT))、文書輸入元件(例如鍵盤)、遊標控制元件(例如滑鼠)及訊號產生元件(例如揚聲器)。

輔助記憶可包括機器可存取儲存媒體(或更具體而言，電腦可讀取儲存媒體)，實施本文所述方法或功能中之任何一或多者的一或多組指令(例如軟體)儲存在機器可存取儲存媒體上。在上述計算裝置的電腦系統、主記憶體及亦構成機器可讀取儲存媒體之處理器執行軟體期間，軟體亦可完全或至少部分地常駐於主記憶體內部及/或處理器的內部。可進一步經由網路介面元件在網路上發送或接收軟體。

儘管在示例性實施例中機器可存取儲存媒體可為單個媒體，但術語「機器可讀取儲存媒體」應被視為包括儲存一或多組指令之單個媒體或多個媒體(例如集中式或分散式資料庫，及/或相關聯之快取記憶體及伺服器)。術語「機器可讀取儲存媒體」亦應被視為包括能夠儲存或編碼由機器執行且使機器執行本發明之方法中任何一或多者之一組指令的任何媒體。因此，術語「機器可讀取儲存媒體」應被視為包括(但不限於)固態記憶體，以及光學及磁性媒體。

在本發明的說明書中，術語「透鏡」在內容背景允許時可指代各種類型之光學組件中任一者，包括折射、繞射、反射、磁性、電磁及靜電光學組件，或其組合。

在本發明的說明書中，腔體或腔室是指由兩個或多個反射表面所確定的空間，光可以形成往復運動的光學路徑。在此光學路徑上的物體可被認為是在此腔體或腔室內。

在本發明的說明書中，所用的術語"光"，通常指的是電磁輻射，其頻率範圍從紅外光到紫外光，大約相當於從約1nm到100微米的真空波長範圍。

在本發明的說明書中，非線性效應指的是一類光學現象，在一般情況下，只能用接近單色的定向光束，如由雷射器產生的光束才能觀察到這類光學現象。例如，諧波的產生(如二次諧波、三次諧波和四次諧波的產生)、光學參數的振盪、求和頻率的產生、差值頻率的產生、光學參數的放大，以及受激羅曼效應。

這些例示性的實施例的各種態樣是本領域技術者在將它們的工作的內容傳達給其他本領域技術者時所常用的用詞來描述于本文中。然而，本領域技術者將可瞭解的是，本發明的實施例可以只用某些被描述的態樣來實施。為了說明的目的，特定的數量、材料及組態被提出，用以提供對於本發明的實體例的完整的瞭解。然而，本領域技術者將可瞭解的是，本發明的實施例可在沒有特定的細節下被實施。在其它例子中，習知的特徵被省略或被簡化以避免遮蔽了示範性的實施例。

“在一些實施例中”及“在各種實施例中”等用語被重複地使用。該用語通常不是指相同的實施例；但它亦可以是指相同的實施例。“包含”、“具有”及“包括”等用詞是同義詞，除非其前後文意顯示出其它意思。

雖然各種方法、設備、及系統的例子已被描述于本文中，但本揭示內容涵蓋的範圍並不局限於此。相反地，本揭示內容涵蓋所有合理地落在權利要求界定的範圍內的方法、設備、系統及製造之物，權利要求的範圍應依據已被建立的申請專利範圍解釋原理來加以解讀。例如，雖然上面揭示的系統的例子在其它構件之外還包括可自硬體上執行的軟體或韌體，但應被理解的是，該等系統只是示範性的例子，並應被解讀為是限制性的例子。詳言之，任何或所有被揭示的硬體、軟體、及/或韌體構件可被專門地被體現為硬體、專門地被體現為軟體、專門地被體現為韌體、或硬體、軟體及/或韌體的一些組合。

雖然本發明已以較佳實施例揭露，然其並非用以限制本發明，任何熟習此項技藝之人士，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種更動與修飾，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。