33] 晶體18可以被這樣確定尺寸和取向，以使得第一光當(dāng)如此共振時(shí)單程通過不多 于晶體18的5mm。在另一個(gè)實(shí)施例中，晶體可以被這樣確定尺寸和取向，以使得第一光當(dāng)如 此共振時(shí)單程通過不多于晶體18的10mm、3mm以及1mm中的至少一個(gè)。使用較短的晶體可 以減少散射和吸收損耗，因此激光器的性能可以優(yōu)于較長的晶體被使用的情形。
[0034] 在另一個(gè)實(shí)施例中，第一光可以使用至少該激光來產(chǎn)生。第一光可以通過合適的 非線性介質(zhì)和至少該激光之間的合適的非線性相互作用來產(chǎn)生。例如，激光介質(zhì)可以是摻 釹的釔鋁石榴石，且非線性過程包括二階非線性過程和受激拉曼散射（SRS)過程中的至少 一個(gè)。
[0035] 在圖1的實(shí)施例中，激光介質(zhì)18能夠支持SRS過程，因?yàn)榛|(zhì)材料釩酸釓具有顯 著的拉曼截面。通過晶體18產(chǎn)生的第一光也經(jīng)由SRS過程與晶體18相互作用，以產(chǎn)生第 二激光（"拉曼光"），該第二光在此實(shí)施例中是第一斯托克斯光。光共振結(jié)構(gòu)12也被配置 成共振第二激光。腔鏡14、16在第二激光波長為高反射。
[0036] 激光器10具有被布置在光共振結(jié)構(gòu)內(nèi)的第二光產(chǎn)生減少器22,第二光產(chǎn)生減少 器22具有減少模式，其中光產(chǎn)生減速器22減少第二光的產(chǎn)生，以及另一個(gè)模式，其中第二 激光的產(chǎn)生沒有被如此減少。在此實(shí)施例中，光產(chǎn)生減少器可以在減少模式中抑制第二 光的相干光束的產(chǎn)生。在本申請(qǐng)的上下文中，第二光的產(chǎn)生的抑制應(yīng)當(dāng)被理解為是指大于 99%，以及或許大于99. 99%的抑制。然而，減少不是必需完全的。減少器可以被用于以大 于，比方說，10 %、50 %、90 %、95 %以及99 %中的任何一個(gè)來減少第二激光。第二激光減少 的量可以是〇%到100%的范圍中的任何值。
[0037] 在圖1的實(shí)施例中，第二光產(chǎn)生減少器22具有二階非線性介質(zhì)24,二階非線性介 質(zhì)24為三硼酸鋰的晶體的形式，盡管任何合適的非線性介質(zhì)可以被使用。合適的非線性介 質(zhì)的實(shí)例可以包括0硼酸鋇晶體、碘酸鋰晶體、鈮酸鉀晶體、硒化鎵晶體、鈮酸鋰晶體、硼 酸鉍晶體以及磷酸鈦氧鉀晶體。在減少模式中，二階非線性介質(zhì)被調(diào)諧用于與第一光和第 二光相互作用，以通過二階非線性效應(yīng)產(chǎn)生第三光，第三光具有為第一激光的頻率和第二 激光的頻率的和的頻率。也就是說，晶體被調(diào)諧用于和頻產(chǎn)生。然而，這不一定會(huì)導(dǎo)致第三 光的產(chǎn)生。例如，當(dāng)?shù)诙す獗煌耆种茣r(shí)，則沒有第三光產(chǎn)生。當(dāng)?shù)诙す獾漠a(chǎn)生被減少 而不是被抑制，仍然可以有最大值的1%和99%之間的值可用。
[0038] 申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)歸結(jié)于拉曼介質(zhì)和第一光之間的至少一個(gè)相互作用的增益小于歸 結(jié)于二階非線性介質(zhì)與第一光之間的相互相用的第二激光損耗時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)該抑制。
[0039] 第二光產(chǎn)生減少器22具有被設(shè)置成調(diào)諧二階非線性介質(zhì)的二階非線性介質(zhì)調(diào)諧 器26。調(diào)諧器26可操作為用于減少模式和另一個(gè)模式中的一個(gè)的選擇。二階非線性介質(zhì) 調(diào)諧器26可以改變晶體24的相位匹配。當(dāng)晶體24被相位匹配用于第三光的產(chǎn)生，第三光 的波矢（也就是說，光的折射率乘以光的角頻率除以光速）等于第二光和第三光的波矢的 和。如在本實(shí)施例中的，相位匹配可以通過設(shè)置晶體24的取向-所謂的角度調(diào)諧來實(shí)現(xiàn)。 二階非線性介質(zhì)調(diào)諧器26具有晶體24位于其上的可旋轉(zhuǎn)形式的二階非線性介質(zhì)取向控制 器。晶體通過操作把手來被調(diào)諧，該把手引起轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)旋轉(zhuǎn)并因此取向晶體24。平臺(tái)可以 被旋轉(zhuǎn)直到第二光的產(chǎn)生被抑制，在這種情況下，晶體足夠接近相位匹配條件。在那種情況 下，第二光的產(chǎn)生被抑制，或許完全地。大體上不會(huì)有第三光產(chǎn)生。當(dāng)平臺(tái)進(jìn)一步被旋轉(zhuǎn)時(shí)， 晶體取向?qū)?huì)越來越多地偏離滿足相位匹配條件的取向，并且第二光產(chǎn)生的量將會(huì)增加。
[0040] 在另一個(gè)實(shí)施例中，二階非線性介質(zhì)調(diào)諧器包括二階非線性介質(zhì)溫度控制器。溫 度控制器可以包括被加熱的和/或被冷卻的平臺(tái)26,非線性晶體24位于平臺(tái)26上?？刂?單元監(jiān)控平臺(tái)的溫度，該平臺(tái)具有嵌入的或者耦接的溫度傳感器，并且控制耦接到平臺(tái)的 加熱器和/或冷卻器，因此嵌入的傳感器讀取接近于設(shè)定點(diǎn)溫度的溫度。相位匹配在相位 匹配溫度實(shí)現(xiàn)，相位匹配溫度取決于使用的晶體的類型和晶體的切割。將設(shè)定點(diǎn)遠(yuǎn)離相位 匹配溫度會(huì)使得第二光產(chǎn)生的量增加。
[0041] 晶體24可以被如此取向和切割，以使得在單次通過中，第一激光當(dāng)如此共振時(shí)單 程通過二階非線性介質(zhì)24的大于10mm。在其它實(shí)施例中，這個(gè)數(shù)值可以是20mm、5mm、3mm、 1mm以及0.25mm中的至少一個(gè)。晶體24越長，抑制機(jī)制越強(qiáng)。然而，散射和吸收損耗也增 加而降低總體的激光性能。
[0042] 激光器10包括布置在光共振結(jié)構(gòu)12中的另一個(gè)非線性介質(zhì)20,被配置成用于與 在光共振結(jié)構(gòu)12內(nèi)共振的光相互作用，以產(chǎn)生第四光。例如，另一個(gè)非線性介質(zhì)20可以是 二階非線性晶體，例如三硼酸鋰，被切割用于與第一光相互作用來產(chǎn)生第四光，第四光具有 的頻率為第一光的頻率的兩倍（二次諧波產(chǎn)生過程）。另外，第二光可以是第一激光的n級(jí) 斯托克斯光，且非線性介質(zhì)20可以是二階非線性晶體，該二階非線性晶體被切割與第一激 光和具有級(jí)次小于 n的另一個(gè)斯托克斯光相互作用來產(chǎn)生具有頻率為另一個(gè)斯托克斯光 的頻率與第一激光的頻率的和的激光。在又一個(gè)可供選擇的辦法中，非線性介質(zhì)20可以與 第一光的兩個(gè)不同的斯托克斯級(jí)次的光相互作用，以產(chǎn)生具有頻率為兩個(gè)不同的斯托克斯 級(jí)次的頻率的和的激光。數(shù)字n可以是自然數(shù)，例如2、3、4...。在又一個(gè)實(shí)例中，非線性介 質(zhì)20可以與第一光和被用于生成第一光的光相互作用，以產(chǎn)生具有頻率為第一光頻率和 被用于生成第一光的光的頻率的和的光。
[0043] 二階非線性晶體24和另一個(gè)非線性介質(zhì)20兩者都可以被調(diào)諧以獲得期望的輸出 波長。例如，二階非線性晶體24可以被調(diào)諧以抑制第一斯托克斯光，且另一個(gè)非線性介質(zhì) 20可以被調(diào)諧用于基頻激光波長的倍頻。二階非線性晶體然后可以被調(diào)諧以抑制第二斯托 克斯光，并且另一個(gè)非線性介質(zhì)20被調(diào)諧用于產(chǎn)生具有頻率為基頻激光波長的頻率和第 一斯托克斯光的頻率的和的激光。大體上，任何合適的調(diào)諧裝置可以被使用。
[0044] 圖8到12顯示總結(jié)第二光減少器的實(shí)例模型的方框圖。在光共振結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生的激 光的功率可以通過各種斯托克斯光（第一斯托克斯光、第二斯托克斯光、第三斯托克斯光、 以及可能的更多的斯托克斯光）級(jí)聯(lián)。由第二激光減少器實(shí)施的控制過程是可調(diào)諧的，以 導(dǎo)致和頻產(chǎn)生（SFG)過程，該和頻產(chǎn)生過程使用級(jí)聯(lián)的兩個(gè)相鄰的波長，從而停止在較短 的波長的級(jí)聯(lián)。較短的波長然后可以用于任何期望的目的，例如包括利用SFG的另一光的 產(chǎn)生，以及二次諧波產(chǎn)生（SHG)。
[0045] 第一光當(dāng)如此共振時(shí)可以單程通過另一個(gè)非線性介質(zhì)20的不多于10mm、5mm、 3mm、1mm以及0.25mm中的至少一個(gè)。較短的晶體減少散射和吸收損耗。因此，在限制之內(nèi)， 縮短晶體長度可以提高激光性能。
[0046] 通常，第四光的產(chǎn)生可以通過與產(chǎn)生第二光的過程競(jìng)爭(zhēng)的過程。因此，當(dāng)激光器12 的操作者想要第四光而不是第二光時(shí)，操作者可以啟用第二光發(fā)生減少器22的減少模式， 以減少或者抑制第二光的產(chǎn)生，這可以增加第四光的功率。然而，當(dāng)操作者想要第二光時(shí)， 操作者可以啟用另一個(gè)模式。
[0047] 實(shí)例
[0048] 通過提供光場(chǎng)及其斯托克斯頻移波長之間的足夠強(qiáng)的'超臨界'和頻混合（SFM) 相互相用，（申請(qǐng)人）阻止了被轉(zhuǎn)移到斯托克斯波長的功率，以及因此停止SRS級(jí)聯(lián)。申請(qǐng) 人可以通過溫度或者角度調(diào)諧SFM晶體來選擇他們希望在哪兒停止SRS級(jí)聯(lián)，以利用不需 要的下一個(gè)級(jí)次超耦合上一個(gè)期望的斯托克斯級(jí)次。此控制方法可以只將非常小的額外損 失呈現(xiàn)給所期望的振蕩光場(chǎng)。申請(qǐng)人的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明此新穎的方法的有效性，并且他們報(bào) 告了在532nm、559nm、586nm以及620nm產(chǎn)生輸出的波長可選的激光器?？刂萍?jí)聯(lián)導(dǎo)致了在 綠光功率上的48%的提高，以及在黃光功率上的67%的提高。
[0049] 申請(qǐng)人利用腔內(nèi)倍頻自拉曼激光器來展示這個(gè)構(gòu)思，腔內(nèi)倍頻自拉曼激光器可以 級(jí)聯(lián)到第二斯托克斯波長，給予潛在的從綠光到紅光的五個(gè)可選的波長的獲取。激光器是 CW腔內(nèi)自拉曼激光器，但具有如圖1所示的附加的三硼酸鋰（LB0)晶體24。一個(gè)"輸出"晶 體20被用于通過溫度調(diào)諧該晶體以混合期望的光場(chǎng)到可見光輸出場(chǎng)來選擇激光器的輸出 波長：基頻光的SHG用于綠光輸出、基頻光和1級(jí)斯托克斯光的SFM用于黃綠光輸出、1級(jí) 斯托克斯光的SHG用于黃光輸出、以及1級(jí)和2級(jí)斯托克斯光的SFM用于橙紅光輸出。
[0050] 第二'控制'晶體24被用于控制拉曼級(jí)聯(lián)，并防止功率級(jí)聯(lián)到不需要的斯托克斯 級(jí)次。對(duì)于產(chǎn)生綠光輸出，申請(qǐng)人希望抑制所有的斯托克斯產(chǎn)生，因此設(shè)置該控制晶體用于 基頻光場(chǎng)與1級(jí)斯托克斯光場(chǎng)的超臨界SFM。對(duì)于產(chǎn)生黃綠光或者黃光輸出，申請(qǐng)人需要1 級(jí)斯托克斯光但是不希望功率級(jí)聯(lián)到2級(jí)斯托克斯光，因此他們?cè)O(shè)置該控制晶體用于1級(jí) 和2級(jí)斯托克斯光