CN1051851C - 提升电磁辐射频率的装置及包含该装置的光扫描信息平面的设备 - Google Patents

Abstract

一种光装置(2)，其中电磁辐射是频率提升的。为此，装置(2)包括二极管激光器(12)和非线性光介质(31)，该介质(31)保证由二极管激光器(12)发射的辐射频率被提升。二极管激光器(12)是脉冲二极管激光器。用于将二极管激光器发射的辐射调节到在介质的接收频带中波长的反馈装置(37)被安排在装置(2)中，反馈可由光电或光学方式完成。还描述用于光扫描信息平面的设备，它包括作为辐射源的该光装置。

Description

提升电磁辐射频率的装置及包含该装置的光扫描信息平面的设备

本发明涉及一种光学装置，其中电磁辐射在频率方面得以提升，该装置包括一个二极管激光器，用以产生频率得以提高的辐射，还包括一个具有容许带宽的非线性光学介质，该介质确保频率的提升。

本发明也涉及含有这种装置的设备，用于光学地扫描一个信息平面。

可容许带宽被理解为在一个标称波长附近辐射的波长带的宽度，在这样的带宽上，辐射的频率可利用非线性光学介质显著地提高。

扫描被理解为在对一个信息平面，例如光记录载体，在写入期间的扫描和读出期间的扫描。

上文描述的那种类型的装置已从下列出版物中得以公知，即：1988年8月“电子学”(Electronics)第48页的“兰光激光器提高CD密度”(Blue-light laser ups CD density)，上述的出版物所公开的装置被用在一种用来读取存储有音频节目的光记录载体的设备上。通过使一般的二极管激光器的辐射频率加倍，或换句话说，使辐射的波长减半，从而使这种辐射形成的读出光点的直径也能减半，其结果是，所读取的信息的细节尺度是不使用频率加倍的信息细细节尺度的一半。上述频率加倍的方法具有很大的优点，即在光记录载体中信息密度能显著地增加，例如增加到4倍。

为了改善频率提的效率，必须使用一个相对较长的非线性光学介质，然而大多数介质具有相对较小的可容许带宽，这使得对这种装置的二极管激光器要提出一些相对较严格的要求，最重要的要求是：

1.由二极管激光器发射的辐射波波长带要在非线性光学材料的可容许带宽之内。

这一要求将可使用的二极管激光器的输出限制到相当的程度。

2.二极管激光器必须具有非常稳定的发射波长，这样，可使得该波长总是处于非线性光学介质可容许的带宽之内，这意味着该二极管激光器的输出频谱不能变化。

实际上，特别是后一个要求是难以满足的，因为这意味着二极管激光器和非线性光学介质在精确到0.5℃的范围内都得是稳定的，然而二极管激光器和所述的介质又都有很强的与温度相关的性能。

如果温度变化导致了二极管激光器输出频谱的变化，给出不同波长的辐射，实际上，没有具有倍频的或提升的频率的辐射从非线性光学介质上发射出来，该装置就变得无效。

为此，本发明提供了上文提及的那种装置，它具有对温度的变化相当小的敏感性，并包括一种装置，利用该装置可以不变地获得具有已提升了频率的辐射的最小需求量，并且上述辐射的量能显著地提高。

根据本发明的装置有多种实施例，这些实施例具有共同的特征，即二极管激光器是脉冲式二极管激光器，其中还有反馈装置，用于将二管激光器提供的辐射设定在处于非线性光学介质可容许带宽之内的一个波长上。

把发射脉冲辐射的二极管激光器与反馈装置结合起来，就有可能校正所希望的二极管激光波长具有小的偏差，并且对噪声性能发生影响，从而能稳定地获得具有提升了频率的辐射。

所述装置的第一个主要实施例的特征在于反馈装置由一个有源控制系统形成，该系统包括一个对频率提升的辐射敏感的检测器，还包括一个由检测器的输出控制的控制单元，用于影响确定频率提升辐射的量的至少一个参数。

该实施例采用了这样一个事实，即脉冲式二极管激光器是一个多模激光器，它发射不同波长的辐射，当至少一种模式位于非线性光学介质的可容许带宽之内时，或者两个同时出现的模式的平均波长位于可容许带宽内时，该二极管激光器的辐射波的频率就被加倍。在这些情况下，总有一频率提升的辐射能被检测到。利用这个结果，能通过反馈来影响频率提升的辐射量。

值得提及的是频率提升的脉冲式二极管激光器的使用已由下面的出版物公开，“利用Ga_1-xAlxAs激光器和KNbO₃晶体的二次谐波的产生”(”Second-Harmonic generation with Ga_1-xAlx As laserand KNbO₃ Crystal”)由p.Güter等人刊登“Applied PhysicsLetters”35(6)，15，9月，1979。

然而，该出版物仅描述了一个实验结果，即确定了温度变化对二极管激光器与非线性光学介质的组合的倍频特性的影响，使用脉冲式激光器是因为这种激光器能提供较高的功率。该出版物并未揭示由这种二极管激光器提供的不同波长会构成有用的用途，也未描述在实践中可使用的一种装置，该装置具有明显地降低对温度的敏感性，相反，二极管激光器和非线性光学介质都被安装在恒温箱内。

由于脉冲式二极管激光器的功率在多个模式上(如10个模式)加以分配，那么，倍频的辐射功率从原理上来说要小于用于这种装置的具有十分好的温度稳定性的发射连续单模的二极管激光器所能得到的辐射功率。然而，这种功率损耗部分地是因为只要所述两种模式同时存在(如上文指出的)，其平均频率处在非线性光学介质的可容许带宽之内的两种激光模式的辐射频率就被加倍，人们已知，脉冲式二极管激光器的每个脉冲的功率可能都比单模二极管激光器的连续功率高得多。

按照本发明的第二个方案，可以使用光学反馈替代光-电反馈使频率提升的辐射的功率得以极大的提高。

涉及一方案的所述装置的第二主要实例的特征在于反馈装置由光学可选波长反馈装置形成。

其辐射波长位于非线性光学介质的可容许带宽之内的二极管激光器的那种模式的一部分辐射可由上述装置进行反馈，其结果，可以实现脉冲式二极管激光器像单模激光器一样，其余的辐射都适宜于频率的提升。

由于上述第二主要实施例中采取了上述措施，那么，频率提升辐射的量能相对于由第一主要实施例获得的频率提升辐射的量明显地增加。好处是不通过改变二极管激光器电流和二极管激光器的温度的方式而是按其他方式来选择单一模式。

所述第二主要实施例的较好的特征在于所述的可选波长反馈装置包含至少一部分反射的反馈元件，该元件安置于距二极管激光器为d的位置上，所述的距离d满足下列条件： $d=\frac{c}{2}\·\mathrm{nT}-\frac{c}{2}\·\mathrm{\ϵ}(p+\mathrm{\Δp})$

其中P是所发射的激光脉冲的脉冲宽度，T是脉冲周期，n是整数，c是辐射光束在介质中穿射时的光速，ΔP是二极管激光器中脉冲L P的增长时间以及ε是一个实数，它满足0＜ε＜1，而且，根据由反馈元件反射的辐射脉冲的减少或增加，能量E(Pr)分别地在上述限定这个距离范围内增加或减小。这样，当这一辐射脉冲输入二极管激光器瞬间，满足下列条件：

          E(Pr)＞E(LPi)其中，E(LPi)是在相关瞬间在二极管激光器中建立起的辐射能。

由于这一限度，可以阻止二极管激光器免受该装装置的设备中的光学元件上激光辐射的反射影响。

通常认为二极管激光器对于经由辐射路径反射回到二极管激光器活性层中的激光束是敏感的，根据返回辐射量的多少，可能会引起一些不希望的效应，例如线宽增加，噪声提高或激光波长的漂移和输出频谱的变化，人们已经发现，一个脉冲二极管激光器的性能主要取决于到新的光脉冲产生之前的时间间隔内发生的因素，并发现在该时间间隔内由于反馈所致的足够大量的额外光子的到达，改变了被反射的辐射脉冲的能量及其延迟时间，所以，这些额外的光子主要确定了激光器的性能。其结果，二极管激光器可以通过仔细地提供反馈或施加其他的影响以确定的方式加以控制。不希望的反馈可以通过下列方式来减少，例如，通过确保辐射脉冲到达二极管激光器的瞬间是上述的瞬间，或仔细地提供反馈，使其密度低于对二极管激光器性能造成影响的密度。

反馈元件可以与非线性学元件安置在二极管激光器的同一侧，那么，距离d是反馈元件与二极管激光器出射面之间距离，基于稳定性考虑，可使用二极管激光器背面发射的辐射，距离d则是这个面到反馈元件之间的距离。从对光学装置的设计的效率的自由度的观点来看，后一种可能性是较好的。

按照本发明装置进一步的实施例，其特征在于可选波长反馈装置包括一个光栅。

光栅非常适用于可选波长元件。

按照本发明装置的进一步的实施例，其特征在于所述光栅是全息光栅。

按照本发明装置的进一步的实施例，其特征在于所述光栅是平面学栅，该光栅形成在与介质相接的纤维材料板上。

按照本发明装置的另一个实施例，其特征在于所述光栅是一平面光栅，安置在介质中。

上述两个实施例的优点在于光栅不是该装置的分离元件，而是构成与装置相关联的一个元件的一部分。

一种装置，其中，可选波长反馈装置包含位于距二极管激光器为上述距离的一个部分反射元件，该装置可以由一分离的反射元件和一个分离的可选波长元件组成。然而，该装置更可取的特征在于可选波长反馈装置形成这样一个元件，它即是部分反射的，又是可选波长的。

把部分反射功能和波长选择功能组合在一个元件中，可以减少元件数量，这样可以节省空间。

按照本发明装置的该实施例，可以还包括这样一个特征，即元件是标准件。

对于实现可选波长反射功能来说，标准件是一个非常适用的元件。标准件可理解为两个相互面对的部分反射的平面或曲面。其间相距一个给定的距离，某种介质例如空气可以存在于这两个面之间，标准件还可以是光导纤维或具有给定长度的光波导。

另外，上述实施例的特征还在于所述元件是一个部分反射光栅。

按照本发明的光学装置的进一步的实施例的特征在于在二极管激光器和反馈装置之间设置有折光装置，用于使辐射路径偏折。

基于激光束光谱稳定性的要求，二极管激光器与反馈装置之间的距离d可以是一个小的数值，这便于该装置的密集化。

折光装置可以由在光束传播之间的两个相对的反射面构成。

按照本发明装置的较好的实施例的特征在于折光装置包括一个透光材料折光体，它具有至少两个反射面，并有入射窗口和出射窗口，在其中的一个反射面上提供有第三窗口，用于将二极管激光器的辐射发射到反馈装置并从反馈装置发射。

用于使光路折转的装置最好包括一个形成片状的折光体。按照这种方式，容差就仅仅在该片状体制造时确定，而不取决于具有两个分离的，相对面的表面情况时两个反射面相互的定位。

所述折光体可以是玻璃制成的，它可有相对较高的折射率，例如n＝1.8，那么，相对于n＝1的空气来说，玻璃中的几何路径的长度可减小到1/1.8，这样，该装置将变得更加紧凑。

入射窗口和出射窗口都可以位于折光体的第一表面上，它们相互是重合的，在这种情况下，二极管激光器辐射与频率提升的辐射在进行频率提升的位置上从折光体上相互分离开，这种分离可以用一个可选波长元件(例如光束分离器)来实现，这样，频率提升的辐射也能被耦合到装置之外。

另一种方案是入射窗口位于第一反射面，而出射窗口位于第二反射面，这种情况下，就不必利用额外的元件把频率提升的辐射耦合到装置之外，而是出射窗口可构成为一个部分透射反射器。

部分透射反射器最好是可选波长反射器，它反射二极管激光器的辐射，并透射频率提升的辐射。

按照本发明的光学装置，最好有这样的特征：反馈装置和第三窗口构成一体。

由于这种组合，元件的数目可以减少。

按照本发明的光学装置的一个可能的实施例，其特征在于：每一个反射面上都有一个高反射系数层。

由于具备这样的高反射系数层，在光路折转中强度的损失是有限的。

如果折光体位于频率提升介质之后，这个实施例最好还有这样的特征，即高反射层对于二极管激光器的辐射有较高的反射系数，而对于频度提升的辐射具有较低的反射系数。

按照本发明的光学装置的一个可能的实施例，其特征在于：折光体是一个对面相平行的平面板，其中第一反射面与第二反射面位于相对的位置，并且相互平行。

按照本发明的光学装置的另一个可选择的实施例，其中，在折光体上不必有高反射层，其特征在于：折光体处于介质中，该介质的折射率小于折光体材料本身的折射率，折光体具有两个表面，它们全部地且在内部反射入射到其上的辐射，并且，当辐射在折光体中同一平面路径上通过的，它被所述的两个面上的每一个至少反射一次。

光学装置的进一步特征还在于：一个光学棱镜被安置在入射窗口和出射窗口上，辐射光束穿过棱镜表面进入棱镜且从该面离去，所述棱镜的表面与光束的主射线相垂直。

当辐射光束进入和离开折光体时，上述光学棱镜阻止了错误反射的存在。

按照本发明光学装置的进一步的实施例，其特征在于反射面之一上有一个第四窗口，一个反向元件被安置在第四窗口上，由此，辐射通过延伸到反射面的第一辐射路径经多次反射之后，被折光体中的第一平面捕获，并与其本身平行反射，再进入到折光体中，以通过延伸到反射面的至少第二辐射路径在与第一平面平行的面上经多次反射。

所述反向元件确保通过折光体沿着在与第一和第二反射面垂直的第一平面上的第一辐射路径传播的入射辐射光束被转换成已反射的辐射光束，该反辐射光束通过折光体沿着与第一平面平行的第二平面上的第二辐射路径传播。按照这种方式，三维的折光体也可以用于折转辐射路径，所述反向元件可以是例如一个具有90°顶角的棱镜安置在折光体上，棱镜也可以直接研磨到平面平行板上。

这样的一种几何结构可以重复多次以使多于两个平行的平面得以使用。

按照本发明的光学装置的进一步的实施例，其中反馈装置包括一个光栅，其特征在于光栅在一个不为0°的小角度延展到第二窗口。

由于一个光栅的波长分解能力还取决于入射到其上的光束的直径，那么使光束以较大的角度投射到光栅上使辐射光点直径增大，就可以改善上述分解能力。

按照本发明的光学装置的进一步的实施例，其特征在于：为了改变向二极管激光器反射的辐射波长，折光体被安置成在一个小的角度内，相对于由二极管激光器提供的辐射光束是可转动的。

通过使折光体取向，可以选择给定的波长，而且与之成一体的可选波长元件处于与入射辐射光束不同的路径。

按照本发明的装置的进一步的实施例，其特征在于光学可选波长反馈装置可以利用一个有源控制系统来补足，该有源控制系统包括一个频率提升辐射敏感的检测器以及一个由所述检测器的输出信号控制的用于影响确定频率提升辐射量的至少一个参数的控制单元。

把有源控制系统附加到光学反馈装置中，提供了允许大的温度变化的可能性，或者是调节二极管激光波长的可能性，以及相互之间具有更高精度的非线性光学介质的可容许带宽。

与可选波长元件的选择相关，最好是根据被影响的参数来选择。

使用附加的有源控制系统的实施例的特征还可以是：所述参数是通过二极管激光器的电流，并且控制单元控制该电流。

另外，这个实施例还可以有这样的特征：即所述参数是二极管激光器的温度，并且控制单元控制这个温度。

在这两种情况下，可以影响二极管激光器的性能，激光波长可以被精确地校正，通过改变激光器电流或激光器温度，输出频谱将被改变，由于一个光栅绝对地限定波长，而一个标准件与二极管激光器输出频谱一起周期地限定波长，所以在装置中采用标准件而不用光栅将使控制更加有效。在一个使用光栅的装置中，这意味着在二极管激光器的输出频谱中的该模式距离内进行细致的控制，而在一个使用标准件的装置中，可能稳定在另一种模式上。

使用附加的有源控制系统的实施例的进一步特征在于所述参数是非线性光学介质的温度，而且所述控制单元控制该温度。

该装置的这一实施例的进一步的特征在于所述参数是非线性光学介质的折射率，并且控制单元控制穿过该介质的一个电场的大小。

上述两种控制提供了改变非线性光学介质可容许带宽的可能性，并且对于使用光栅的装置以及使用标准件的装置来说都是适用的。光电控制优于温度控制，其优点是它有高速的适应性。

按照本发明的装置的进一步实施例的特征在于二极管激光器是一个自脉冲式二极管激光器。

任何脉冲式二极管激光器对这种应用都是适合的，自脉冲式二极管激光器从在先的英国专利申请GB2221094中所公知。

按照本发明的装置的一个实施例的特征在于非线性光学介质包括由非线性光学材料形成的波导。

按照本发明的装置的进一步的实施例的特征在于非线性光学介质包括非线性光学晶体。

对上述两种可能性的选择取决于对装置提出的要求及其成本。晶体的优点是与波导相比其耦合更加简单，机械上更加稳定。然而用波导能达到更高的二极管激光辐射的转换效率。

按照本发明的装置的进一步实施例的特征在于波导由KTP，LiNbO或LiTaO₃材料构成。

KTP(磷酸钛氧钾)，LiNbO₃(铌酸锂)和LiTaO₃(钽酸锂)都合适于提升频率。

按照本发明的装置进一步的实施例的特征在于非线性光学晶体是KNbO₃或KLiNbO₃。

KNbO₃(铌酸钾)和KLiNbO₃(铌酸锂钾)的晶体形式都很适合作提升频率的非线性光学材料。

本发明也涉及一种用于光学扫描信息平面的设备，所述设备包括一个辐射源单元和一个用于使由辐射源单元提供的辐射聚焦以在信息平面上形成光点的光学系统。

这样一个设备非常适合于在记录载体上写入或读出信息，该设备还包括一个辐射敏感检测系统，用以从信息平面上将辐射转换成电信号，该设备的特征在于辐射源单元由前述的光学装置构成。

一个特别适合于在记录载体上写入信息的装置还包括一个强度转换器，用于转换由辐射源单元提供的光束的强度使之与要被写入的信息相一致，该设备的特征在于所述辐射源单元是前述的装置，强度转换器通过设置下面一个参量构成：

——二极管激光器脉冲的重复频率；

——返回到二极管激光器的辐射脉冲的光路长度；

——返回到二极管激光器的辐射脉冲的能量；

——非线性光学介质的可容许带宽。

参照附图，将对本发明作更为详细的说明，

图1示意地说明光学扫描信息平面、包括按照本发明的一个光学装置的设备。

图2说明按照本发明的一个光学装置的第一实施例，其中有光电反馈发生。

图3说明按照本发明的一个光学装置的第二实施例，其中有光电反馈发生。

图4说明按照本发明的一个光学装置的第一实施例，其中有光学反馈发生。

图5a说明采用可选波长反馈的一种装置的二极管激光器频谱。

图5b说明无反馈的同一种二极管激光器的频谱。

图6表示电二极管激光器发射的脉冲串。

图7表示适用于本发明光学装置的一种平面光栅的实施例。

图8～15说明本发明光学装置的几种不同的实施例，其中有光学反馈发生。

图16和17说明本发明光学装置的两个实施例，其中光电反馈与光学反馈结合使用。

图18、19和20说明本发明光学装置的实施例，其中频率提升辐射的强度被转换。

图21a，b及c说明在本发明光学装置中用于折转光路的平面平行板形式的光学透明体。

图22a和22b分别是从正面和侧面在本发明的光学装置中在三维方向折转光路的光学透明折光体的第二实施例的一部分。

图23表示在本发明光学装置中用于折转光路的呈棒状形式的光学透明体的第三实施例。

不同的图中的相应部件采用同一标号。

图1表示用于光学扫描记录载体3的信息平面的设备1，所述扫描可理解为在记录载体的读取过程中扫描以及在记录载体的写入过程中的扫描，记录载体3在图中仅显示出其部分径向截面，由透明基底5和反射信息层7构成。层7包含有大量的信息区(未示出)，信息区与其周围区域是可光学鉴别的，信息区位于大量的轨迹9上，例如准同心轨迹，它们相接构成螺旋轨迹。用扫描光点11对轨迹9进行扫描。为此，设备包含一个光学装置2，它带有一个辐射源单元13，用以产生辐射光束15；一个光学系统17，用于将上述辐射光束15在记录载体3上会聚成扫描光点11；以及一个检测系统19，用于把从记录载体3上反射的辐射21转换成电信号。由辐射源12产生且由辐射源单元13发射的光束15用于一个物镜系统16(图中仅示出一个透镜)在信息平面上会聚成一个读出光点11，该信息平面反射光束15。当记录载体3利用由马达25驱动的轴23旋转时，信息轨迹就被扫描。使载体3与装置2按图中箭头27所示的方向相对移动，就可以扫描整个信息平面。

在扫描过程中，反射光束21按照存储在信息区序列中的信息来进行强度调制。为了把反射光束21和入射光束15分离开来，光学系统可以设置例如一个部分透明镜(未示出)它将一部分反射的和已调制的光束21反射到辐射敏感检测系统19，但是最好使用图1所示的偏振光敏感光束分离器28及1/4波长板30的组合。它可以保证激光束15具有这样的偏振方向。即该光束完全通过光束分离器28，在到达记录载体3的路径上，该光束第一次穿过1/4波长板30，当它由记录载体反射之后，又第二次穿过1/4波长板30，这样，在它再度进入光束分离器28之前，其偏振方向被转动了90°，结果光束21完全地反射到检测系统19上。

有关读出装置的细节问题的进一步描述参阅文章“Het系统”密盘数字音频”“(Het system＂Compact Disc Digital Audio”)由M.G.Carasso，J.B.H.Peek和J.P.Sinjou发表在“PhilipsTechnisch Tijdschrift”40，267-272，1981/82.No.9。

为了使这样的设备更为紧凑，选择一个二极管激光器作为辐射源12，而且，这样的设备要求一个小的扫描光点，因为它可以在相当大的程度上增加光记录载体上的信息密度。通过使一个普通的二极管激光器的辐射频率加倍的方法，换句话说就是使其波长减半，可以实现扫描光点所希望的缩小，若把二极管激光器的辐射透过一个非线性光学介质，就可以实现频率的加倍。非线性光学介质的特征参数之一是可容许带宽。就是一个波长带，在这个波长带中该介质能确保所受到的辐射频率加倍。然而，可容许带宽的位置极大地取决于温度，在一个给定的温度下，晶体确定哪些波长能对频率加倍辐射有贡献。

另一方面，二极管激光器有一个缺点，即波长也和温度有强烈的依赖关系，而且二极管激光器对于在光学系统中由于反射而返回到激光器活性层上的激光非常敏感，所以激光器的输出频谱以及激光束的强度都可能受到很大的影响。

为了产生足够的倍频辐射，激光波长与介质的可容许波长的位置应该而且保持相互协调。这可以通过非常精确地稳定二极管激光器和非线性光学介质的温度来实现，但这是一种相当困难和昂贵的解决办法，根据本发明，上述的目的是通过相当简单的方法过到，即：使用与反馈装置相结合的脉冲式二极管激光器，它可以确保二极管激光器的辐射设置在处于非线性光学介质的可容许带宽之内的一个波长上。

所希望的反馈可以有不同的方式。第一种可能性是光电方式，如图2和图3所示。在这种情况下，利用了这样一个事实，即一个脉冲式二极管激光器的频谱由不同的模式构成，并且它们有不同的波长，其中至少一个始终位于可容许带宽之内，或者至少两个波长的平均波长位于可容许带宽之中，结果，既使在相当大的温度变化的情况下也有倍频辐射可以被检测到，利用这个辐射经过反馈可以最优地设置二极管激光器波长。

在图2所示的辐射源单元13中，由二极管激光器12产生的辐射光束15通过第一透镜系统29(包含例如两个透镜元件)聚焦在非线性光学介质31上，在该介质31上使所述的辐射倍频，由介质31射出的辐射33经第二透镜系统35(包括例如一个单个透镜元件)被会聚在对频率提升辐射敏感的检测器39上。这个检测器形成有源控制系统37的一部分，该系统37还包括一个比较器41和一个控制单元43。一部分频率提升的辐射由检测器39转换成电信号SD，这个信号在比较器中与表征倍频辐射所希望的量的参考信号Sref相比较，信号SD和Sref之差值被转换成一个控制信号SC，利用SC去控制控制单元43。根据表征倍频辐射强度的检测器输出信号SD，由二极管激光器12提供的辐射波长能够通过改变二极管激光器的可调参数来设定。根据这个能影响频率提升辐射量的参数，控制单元43可有不同的执行过程。可调参数例如是激光器电流和激光器温度。这意味着控制单元43可以适用于设定电流或二极管激光器的温度。这两种可能方式之间的选择在图中用I/T表示。由于激光波长随温度变化，那么提供倍频辐射最大功率的波长就可以通过改变二极管激光器的温度加以精确地设置。

图3表示光电反馈的另一个实施例，其中控制单元43作用于非线性光学材料，这个控制例如可以是温度控制。改变非线性光学材料的温度，其可容许带宽将按这种方式变化，即：产生与二极管激光器的波长带最佳重迭。

另一种光电反馈是提供带有电极的非线性光学材料，在电极之间施加与检测器信号SD相关的电压，即施加一个穿过非线性光学介质的电场，它能使该介质的折射率发生变化，从而改变介质可容许波长带。

光电反馈可以动态地实现，为此，频率提升辐射的强度用一个小的幅值调制，并且采用该辐射的相位同步检测，即把已调制信号SD的相位与用于进行调制的控制信号相位相比较。按照这种方式，频率提升辐射的强度的变化能被检测和校正。频率提升辐射的强度可被调制，特别是通过改变流过二极管激光器的电流的直流分量或者用光电方式改变非线性介质的可容许波长带。

为了利用光电反馈37控制频率提升辐射的最大量，仅仅只有一小部分辐射被利用，以便使剩余部分可用作有用的辐射用在光学设备中，例如图1所示的扫描设备中。利用一个部分透射元件，例如一个安置在非线性光学元件31与检测器39之间任意位置的部分透射反射镜44，可以使有用的辐射RU从图2和图3所示的装置中分离出来。

为取代透镜系统29和35用于使二极管激光器的出射面在非线性光学元件上成像，以及使由该元件发射的辐射会聚起来，可选择使用光导纤维或平面波导。

通过采用一种可选波长的反馈装置代替光电反馈装置来实现光学反馈，可以使频率提升辐射的强度显著增大。

图4示出了实现这种方式的装置的实施例，该装置采用了这种一个方案，即由于位于非线性光学介质31的可容许带宽之内的波长的可选反馈，使脉冲式二极管的性能如同一个单模激光器。由于它确保这个波长处于所述的可容许带宽内，频率提升辐射量在适当情况相对于图2和图3中所示装置的该量提高到15倍。

图5a和5b说明了可选反馈的效果。图5a说明具有反馈的二极管激光频谱，而图5b说明不带有可选波长反馈时二极管激光器发射和频谱。在这些图中，波长入在水平轴上，纵轴为强度。

为了使光学反馈具有所希望的最大效果，而且为了使采用频率提升辐射的设备中由于在光学元件上产生的二极管激光器的辐射的反射所产生的不希望反馈的影响减至最小，应该保证由图4中可选波长反馈装置反射的辐射脉冲具有这样一种能量，且在这样一种时刻达二极管激光器上，即：它能最大程度地影响二极管激光器辐射。被反射的激光脉冲部分LPr所应满足的强度条件和延时条件可以参照图6导出。在这个图中，激光脉冲串的脉冲LPi的顺序号依次为i＝1，2，...，N，已经假定激光脉冲的脉冲宽度为P，脉冲串的周期为T。为了使所反射的脉冲LPr能影响由二极管激光器发射的脉冲LPi，反射脉冲的延时Rt应该在一个给定的范围之内。而且，由此产生的效果极大地取决于反射脉冲的辐射能量相对于所建立的脉冲辐射能量的大小。

所述延的范围界限由下式给出：

    Rt＝T

    Rt＝T-P-ΔP

从原理上说，反射的激光脉冲LPr，₁可能不驱动下一个激光脉冲LP₂，而是驱动再下一个激光脉冲LP₃或接下来的脉冲LPi之中的一个，那么上述的界限可一般化为：

    Rt＝nT                  其中n＝1，2，…

    Rt＝nT-P-ΔP            其中n＝1，2，…

辐射能量条件由下式给出：

    E(Pr)＞E(LPi)在第i个脉冲建立的时间之内的tε，i时刻，在该时刻反射脉冲进入激光器。

这意味着反射脉冲的辐射能量应大于在此时刻激光器已建立的辐射能量，用于下一个由二极管激光器发射的脉冲，以使反射脉冲能影响在此时刻tε，i二极管激光器的性能。

如果满足上取Rt＝nT，那么，反射的辐射脉冲的后沿将与下一个要发射的脉冲完全建立的时刻相重合，以使反射的脉冲不对欲发射的脉冲产生任何影响；如果满足下限条件Rt＝nT-P-ΔP，反射脉冲的前沿将与一个新脉冲的建立还没开始的时刻重合，以使它不受影响。

所述的界限不是绝对的，在某些情况下，当这个界限稍稍超过时，某些效果仍然存在。

另一方面，延迟时间，即一个辐射脉冲LPi覆盖从二极管激光器出射面到返回二极管激光器的路径所需时间由2d/c表示，其中d是二极管激光器12与反馈元件27之间的距离，c是辐射光束穿过介质时在介质中的传播速度。综合这两个限定条件，它服从下列延时条件：

    nT-P-ΔP＜nt

于是，距离d为： $d=\frac{C}{2}\·\mathrm{nT}-\frac{C}{2}\·\mathrm{\ϵ}(P+\mathrm{\ΔP})$

其中ε是大于零而小于1的数，其值由反射脉冲的能量确定，如果这个能量相对较大，反射脉冲可以在建立时间范围内较迟的时刻到达，那么，ε更接近于零，如果反射脉冲的能量较小，这个脉冲应该在建立时间范围内较早的时刻到达，这样，ε更接近于1，所以ε与反射脉冲的能量成反比。

光至少能从与二极管激光器12距离d的一个合适反射系数的反射元件45局部地反馈。确保可反射辐射的所有其它元件被安排在使其不满足上述一般情况的距离d上。它是由二极管激光器的性能来实现的，因此激光束的参数和质量大体上仅仅由经过第一次提到的元件45通过反馈来决定并保持恒定。

然而，只要反射元件45满足上述延迟时间的条件，波长选择元件47不需要定位。

实际上，反馈装置37可用不同的方法来实现。

在图4中表示的是第一种可能的方法，其中波长选择元件47是光栅。该光栅朝着反射元件45反射入射的激光辐射，比如是一面镜子。由镜子反射的辐射被由光栅朝着激光二极管12反射。光栅反射辐射的方向是由辐射的波长和光栅的周期决定的，也就是在两个相等的光栅条之间的距离。该周期可用仅仅具有在非线性光介质的接收带宽中的波长辐射进入二极管激光器的方式来选择。

在一个已实现的实施例装置中，其中二极管激光器是在大约850nm(红光)上发射辐射，其中非线性光介质是KTP(钾钛氧磷酸盐)波导，其中二极管激光器的频率是加倍的，光栅具有1.67μm周期，也就是每nm 600条。在发射脉冲宽度与脉冲重复频率比率是1∶35时，平均激光功率的数量级在20mW左右，以及倍频光(兰光)的功率大概是150μw。温度稳定而不需要进行恒温。

因为不同的激光器方式是互相靠近的，例如是0.3nm，如图5a产生的，光栅必需具有大的色散功率，以便不同波长的辐射部分在空间上是良好复盖的光栅周期的数量。如果辐射绕射是以第二或更高量级用于反馈，则具有所要求的色散功率的光栅可具有较大的光栅周期，因此它就能够用较简单的方式制造。

光栅可用机械加工(刻痕)或经过印刷加工的已知方式来制造。这样的光栅也可以在照相板上产生两平面辐射波干涉，并且在该板上显影和蚀刻的方法来得到。然后就得到照相光栅。通过合适的波阵面、某些光学特性，诸如给出聚焦或发射或校正的范围能得到照相光栅。

大量便宜的复制品上的光栅结构可由提供在上述方式这一作为复制工艺中的模型来得到的。

光栅也可以是图7中表示的平面光栅50。在该图中，在基片51上的光导层52例如是玻璃，一种透明合成材料、一种半导体材料或者是诸如铌酸锂晶体。该层52由折射率高于基片的透明材料组成，以便进入左面一侧的激光束的大部分能保留在涂层中。涂层52具备有曲折延伸区域53的二维周期结构，还有在X方向交替延伸的中间区域54。区域53可处于高于或低于层52的中间区域54的高度。区域53和54处在相同的高度也是可能的，但是具有不同的折射率。结构53、54以一定方向反射耦合进入层52的辐射，这种反射还与辐射的波长有关，它由图7中b₁、b₂和b₃表示。关于平面光栅50的结构和工作的进一步情况，参见美国专利US4746136，其中描述了这种光栅用于多路光波导通信系统。

平面光栅可用于代替在图4表示的装置中的光栅47。如果使用如图8中表示的光栅50的反射特性组成的装置可被简化。透镜系统35′必须保证从非线性元件来的辐射在光导层52中聚焦。平面光栅元件50可以用这种方法来定位：在前表面56的法向以小角度延伸到入射光束的主射线上，以使具有所要求波长的反射光束分量b′的方向正好与二极管激光器光束b的方向相反。

一个更为简单的装置实施例，如图9中表示的，其中光栅与非线性光介质做成一个整体。在上述描述之后，该图就不需要任何进一步说明了。

根据本发明实施例，一个具有直线延伸区域但是也可使用单调改变周期的光栅如图10中表示。在该图中仅表示具有周期P₁、P₂和P₃的三个光栅部分，为了清楚起见，在周期之间的差别被垮大了。实际上，光栅包含多个光栅部分并具有不同的周期以及周期之间差别是很小的。在位于辐射束b的传播方向上的另一个后面的每一个光栅部分将在二极管激光器相关部分的特定波长上反射辐射。调节激光器脉冲重复频率的特定值，就能够保证在二极管激光器中反射辐射的光栅部分发出的辐射脉冲的满足延迟时间条件，并且波长是在非线性光元件的接收带宽之中。

在装置中，其中一个或多个透镜系统可用一个或多个光纤代替，光栅可安排成这样的光纤。在图11中就表示这样情况的一个实施例。在该图中，标号60表示用于光纤通信系统的一个特别的封装，是由一个二极管激光器61和透镜系统62相结合而成的，用于在光纤71的入射面上二极管激光器输出的成象。波长选择光纤元件70可由英国专利申请GB2161648中所描述的来实现。在该元件中，光纤71的一部分提供方框73中玻璃的弯曲导管。该光纤的上面部分已被磨得远离光栅74上的电缆芯72。在光栅与光纤片之间的其余空间由具有适当折射率的液体填充，经过光纤芯的辐射传播的部分朝着液体散射并在它进入光纤芯之后到达反射辐射的光栅。在与光栅相互作用之后，光栅的周期确定了与直接通过的光相长干涉的辐射波长。关于元件70的更详细描述参见德国专利申请DE-3254754，描述了经过波长选择反馈使二极管激光器稳定的元件。

与光栅结合成一体的光纤可由在光纤包层中蚀刻一个周期结构来得到。

在图11的实施例中，波长选择元件安排在二极管激光器和非线性光介质31之间。在图8中表示装置中的元件50可交替地以这种位置安排。

图12表示的实施例，其中波长选择光纤部件70安排在非线性光元件31的后面，并且其中光纤75安排在上次提到的元件和激光器之间。

在部件70中的光栅74最好是一个反射光栅，它朝着二极管激光器反射经过光纤71传播的一部分辐射。如果该光栅被安排在这样的位置上，上面得出的延迟时间条件加到由该光栅反射的辐射脉冲上，则反射器45可省去。

在图13中说明一个具备有反射光栅部件70的辐射源单元13的另一个实施例。在该图中的实施例表示不包括反射器45和光纤75。该实施例具有没有通过光纤71的频率提升辐射的优点，因此该光纤对二极管激光器辐射是最佳的。于是，频率提升辐射能够直接取自非线性光介质31。

这也对在图9中表示的装置适用。在图11和12表示的装置中，频率提升辐射可由作为二向色镜的反射器45来完成装置的耦合输出。二向色镜通过该辐射组反射激光器的辐射。按照图8装置中，频率提升辐射由安置一个二向色镜58来耦合输出，它在非线性光介质31和平面光栅50之间反射该辐射并通过激光器辐射。按照图4的装置中，反射器45可以象二向色镜一样来完成通过频率提升辐射。如果反射光栅47安排在反射器45的位置上，于是该反射器可省略，用于耦合输出频率提升辐射的二向色镜将安置在该光栅和非线性光元件之间。

波长选择和朝着二极管激光器反射所需要的功能不仅由反射光栅而且还由图14中表示的Fabry-Perot标准器包括两部分反射，例如由空气或玻璃封装介质扁平或弯曲的表面。因为多次反射发生在表面上，因此在光束部分之间将是相长干涉和相消干涉。通过对在表面和/或介质折射率之间的距离W的适当选择，它能保证具有一个给定波长的辐射被反射。当然、该波长还是在非线性光介质31的接收带宽之中。

标准器可用于反射，如图14中所示，但也可用于传送，如图15所表示的，在此不需要作任何进一步的说明。传送标准器也可用在图14的装置中，在那种情况下，反射器将安排在该标准器后距离d的位置上。该反射器可以是完全通过倍频辐射的二向色镜。

标准器可以交替地由给定长度的光纤组成。为了在正在发射的激光器波长上确定返回到二极管激光器的反射辐射脉冲，该辐射脉冲的能量将必须大于建立在返回二极管激光器瞬间的辐射能量，正如前面已经提到的一样。反射辐射脉冲的能量受反射元件45或波长选择和反射功能相结合的元件(50、31′、80)的反射系数的影响。

值得注意，对具有例如光记录载体能够被写入的以及它的出射面具有低反射系数的高功率二极管激光器来说，反馈元件的反射系数例如在图14和15中的元件80将起重要的作用。事实上，已经发现，目前低反射系数的出射面的二极管激光器发射波长比具有高反射系数出射面二极管的发射波长短。可以推测，在激光器作用期间，其结果是在第一次提到的激光器中有大的载流子密度。可以说，由于反馈元件80的反射系数的选择，二极管激光器出射面的反射系数和波长能被确定。当光栅用作反馈元件时，它就不起作用了。因为该光栅使二极管激光器波长确定。然而，如果标准器用作反馈元件时，二极管激光器波长由该元件的反射系数确定。

实际上，在二极管激光器和反馈元件之间的距离d，它是要求得到二极管激光器光谱稳定所需要的距离，它可以相对长一点，但由于光学装置要求紧凑，所以又是一个缺点。例如，对1ns的脉冲周期P，所要求的距离d大概是150mm。

根据本发明进一步的情况，在二极管激光器12和反馈元件27之间的光通路是曲折的，为此目的，该装置可以包括例如具有两个面的反射器在其间辐射束被反射若干次的。然而，由于稳定性的原因，一个光学透明的主体120，例如最好使用玻璃体，其中有两个反射的表面，以致于进入主体的辐射束被反射多次。然后，在主体的制造期间，确定了公差。曲折体不仅可由玻璃做成而且还可用具有足够高的折射率的光学透明材料，例如透明合成材料制成。

像这样的曲折主体120可有不同的实施例。在图21a中表示的是第一个实例，它包括具有高反射的反射层127的平面平行板121，平行板121由其表面互相对置的第一表面123和第二表面125组成。第一表面123还有入射窗129以及第二表面125具有出射窗131。由二极管激光器12发射的辐射束15例如经由一个准直透镜132，经过入射窗129进入平行面板121，因为射束是以很小的角度入射在表面123和125上的，所以它被这些表面多次反射。然后，射束到达安置在第三窗口128(安排在一个表面中)之中或之后的波长选择反射元件27。接着射束通过板121，并反方向以便经过窗口129出射，并在沿原路回到二极管激光器。

出射窗131用于耦含光学装置的频率提升辐射输出并到达形成光束分离镜的终端。窗口131最好具备有涂层134，它对于基波具有高反射，而对于产生的较高次谐波是低反射，也象在第一表面123和第二表面125上的涂层127的情况。在那种情况下，在第二表面上的涂层127和134可以构成一个连续的涂层。

波长选择反馈元件27可以是分离部件。但是该元件最好与平面平行板121是一个整体，也就是例如一个棱镜。棱镜可以安排在窗口上或者窗口中的凹槽形成。然而21a是所示的光栅27是比较优选的，因为它有较高的波长分辨力。

光栅可以不同方式与玻璃体做成一体。例如，光栅直接可以在玻璃折光体上馈刻形成或者作为一个分离部件安排在折光体上。另外可能的方法是在折光体提供一个薄的合成材料涂层，其中光栅是利用复制技术形成的。

由于曲折，所以在空气中是130mm长的辐射通道，如果玻璃具有1.8的折射率，对具有3mm直径的辐射来说，在玻璃板中适合的尺寸是：厚度D为8mm和长度L为13mm。

曲折作用可用三维来代替两维。为此目的，一个反向的主体133可安排在第四窗口136上，它是处在如图22所示的玻璃体上的第一光通道135的终端。在辐射束已经通过第一光通道135之间，它就处于垂直于玻璃体反射面的第一平面中，并首先从垂直于画面平面的方向第一次反射，其次，从平行入射在元件133上的方向反射，使光束进入到平面平行板121中，以便再通处处于平行于第一平面的第二平面中的第二光通道137。这样曲折通道135、137以及另外的光通道是折叠的，其次折光体具有较短的长度L。因此能够用于实现具有总长度d的光通道。总长度d是为光谱稳定所要求的。该实施例表示在图22中。图22a是一个平面图，图22b是一个侧视图。

一个非常合适的反向元件133的例子是一个具有顶角90°的棱镜。该棱镜的顶棱互垂直于射束的主射线。棱镜已经以基面139的方式研磨，所设置的相对顶棱是平行于表面125的，以致没有反射损失。

根据本发明的折光体120的另一个可能的实施例，如在图23中所表示的，具有矩形或正方形的横截面。在该实施例中，表面145、146、148、149是以在每个表面的的射束总的内部反射方式相对入射的辐射束来定位的。在图23的实施例中，在射束到达排列在窗口153之中或之后的反馈元件27之前，每个表面被用作两次。在由该元件反射之后，在经过通往二极管激光器的表面145的返回方向和离开折光时，射束是通过相同的辐射通道的。

频率提升辐射经过表面149离开光学装置。提供了实现波长选择反射层151的位置，该层对从二极管激光器来的辐射具有高的反射，并且对频率提升辐射是透过的。此外，棱镜147最好是提供在所说的位置上并且它的表面150垂直于射束的主射线。同样地一个具有垂直表面152的棱镜143也最好安排在二极管激光器射束进入折光体位置的表面145上。两个棱镜可由例如是玻璃体的相同材料制成。同样地在实施例中包括平面平行板，反馈元件27可以是一个棱镜或是一个标准器，并安排在玻璃体是的窗口154之中或之后。

对平面平行板如同在图22a和图22b中同样的路线，图23的折光体在玻璃体的平行平面中包括多个曲折光通道，利用反向元件使其折叠，以便在三维中完成折叠。

折光体的两个实施例121 122可用处在相同表面的入射窗口或出射窗口或出射窗口的方式来完成的，并且是一致的。在那种情况下，借助于一个附加的频率选择元件倍频与二极管激光器辐射例如在倍频介质和折光体之间的波长敏感射束分裂器，并且被该装置耦合输出。

在具有作为反馈元件的光栅的折光体的所说的每一个实施例中，在相对表面125或149成锐角处安置光栅是可能的。如在图21b和21c中所表示的光栅，对折光体是平面平行板的方式。事实上，波长分辨力依赖于辐射束的光栅周期的数量以及依赖于该辐射束的直径。如果相对于玻璃体的表面倾斜光栅，就能以相同的辐射束复盖较大的光栅表面，因此就可达到较大的波长分辨力。

在玻璃体的每个实施例中，光栅和标准器以及作为反馈元件的棱镜，这些部件都能安排在光学装置中，以相对于入射的光束15旋转，以便使反射的波长发生变化。

上面描述的具有波长选择反馈元件的装置对温度变化的敏感大大小于用于供给频率提升辐射的已知装置。新装置的稳定属性主要由非线性光介质的温度依赖性决定，如果该介质由KTP波导段构成，那么该变化是0.05nm/℃的数量级。对接收带宽是0.3nm的非线性光介质，摄氏几度的温度变化是可以允许的。

相对大的公差，对波长选择反馈元件的位置而言是更能允许的。如果使用具有350Pses量级的脉冲持续时间和脉冲重复频率为900MHz的辐射脉冲，就相当于大概1110Pses的脉冲周期，10-20mm量级的反馈元件位移相当于100Pses量级的延迟时间变化，这将影响该装置的性能。

用作要求的接收频带是较小的，固此增加了该装置对温度的依赖性。利用这种样子装置的进一步实施例，除了光反馈之外还有光电反馈。在图16中表示了这种实施例。

频率提升辐射的一部分由检测器39检测，并且它的输出信号在比较器41中与参考信号Sref进行比较，并给非线性光介质31的温度控制单元43提供一个控制信号S_c。利用反馈元件80保证激光器辐射的波长保持恒定。在较大温度变化时，介质31的接收带将发生变化，接收带是经过光电反馈39、41、43以激光器波长在该接收带之中的方式来校正。

相当于图14的图15的左边部分，具有一个标准器作为反馈元件仅是一个例子。如果光反馈是由在图4、8、9、11、12和13中表示的光栅来实现的，则波长选择光反馈和光电反馈相联合也是可能的。

如果标准器用作反馈元件，二极管激光器12代替非线性光介质，就可以用经过的电流或该激光器的温度变化来加以控制。图17表示了这样相结合的实施例，它是图2和16的结合并且不需要任何进一步的说明。如果反馈元件是标准器，该结合才有意义。因为那时波长是由在标准器的两面和二极管激光器的输出光谱之间的距离的配合周期性地确定的。当光栅用作反馈元件时，激光器波长被固定，用于图17的反馈就没有意义了，至少不用于温度变化大时的校正。然而，当使用光栅时，二极管激光器电流或者温度就参考检测的倍频辐射来校正，以便在二极管激光器波长和非线性光介质的接收带宽之间获得良好的调谐，例如，在二极管激光器的输出光谱的模式距离之中。

在压电元件上安置光栅是另外一种可能，对所加的信号相当于检测的倍频辐射，于是，光栅的固定波长就能用反馈到光栅的角度来校正。

脉冲的激光束可用周期地改变电流来操作二极管激光器的方法获得。例如，可以是脉冲电流也可以是正弦电流。具有供给脉冲束这样结构的二极管激光器可交替地使用。这样激光器，一般称为自脉冲激光器。例如，从英国专利申请2221094中可以知道。

如果频率被提升，例如倍频辐射Ru用于例如写入光记录载体，它必须能够根据被写的信息，在记录载体的辐射敏感层中引起变化的最大电平和在该层中不发生变化的最小电平之间快速地转换该辐射的强度。本发明通过二极管激光器以不同于现有方式提供转换电流的可能性。第一种可能性是转换电流的重复频率和在所说的延迟时间条件被满足的值和在该条件不再满足的值之间转换激光器脉冲的重复频率。这种可能性在图18中说明。在该图中表示的装置是基于如图4中的相同原理并且包括用作附加部件的电路90，其中施加被写的信息信号Si，例如一个数字化和以已知方式编码的音频或视频信号。电路90的输出信号SM加到控制电路91用于二极管激光器12，电路91除了辅助电路之外还包括电流源92，用于在根据零的序列和信号SM之一的两个值之间变换重复频率。

图19表示在最大(电平)和最小(电平)之间转换频率提升辐射的强度的第二个可能性。在该图中表示的装置是基于图8的原理，包括用于在输出端96、97之间把被写的信号Si转换成电压的电路95，该电压是在根据被写信号Si的两个101、102，以便它的折射率在两个值之间转换。于是，由从二极管激光器12到波长选择反射器的辐射脉冲复盖的光通道长度能够在延迟时间条件满足的值之间转换，因此，在不是这样情况的值上产生具有提升频率的辐射。

转换频率提升辐射强度的第三个可能性是分别地在大于或小于在二极管激光器中以返回的瞬间建立的能量的第一和第二值之间转换返回到二极管激光器的辐射脉冲的能量，为此目的，该装置必需包括一个具有快速可调反射系数的反射器。这样的反射器可由具有与传送是可调的部件相结合的固定反射系数的反射器部件组成。该部件可由液态晶体元件和极化分析器组成。在图20中，这些元件分别由110和114表示。根据该图的装置是基于图14的，并包括一个在输出元件106和107之间，将被写的信号Si转换成电压的电路，该电压是根据被写的信息的两个电平之间转换的。该电压加在液态晶体单元110的电极111、112之间。经过单元辐射传播的极化状态是利用该电压转换以及分析器将极化的两个状态转变成两个强度的电平。

代替液态晶体材料以及其它的光电双折射材料可交替地使用。双折射元件和分析器最好是由平面干涉仪代换，其中折射率可被光电地在至少一个分支中转换。

转换频率提升辐射强度的第四个可能性是光电地转换非线性介质的折射率，也就是利用电场在两个值之间通过该介质。这些值是以与包括激光器波长的一个值相关的介质接收频率和与不包括该波长另外值相关的接收频率来选择的。

所有转换强度的不同的可能性都可用在该装置的各种不同实施例中，这些由图18、19和20所表示的装置的不同实施例不说明。

如上所述，非线性光介质的选择依赖于所要求的接收带宽。此外，介质可具有不同的形状。介质可以是波导31(图2、3、8-5、17、18、20)其辐射导电层包括一个非线性光材料。合适的材料是例如KTP、LiNbO₃或LiTaO₃。介质也可以是非线性光晶体31a(图4、16、19)。合适的材料是例如KNbO₃。作为与波导相比较，晶体具有耦合的机械性更稳定的优点。尽管在耦合方面的损失，但是波导可达到二极管激光器的较高的转换效率。

本发明描述基于用于读出和/或写入光盘的光学盘的光学装置，其中二极管激光器的辐射频率最好是加倍的。根据本发明可实现温度不依赖性和反馈不灵敏性的波长减半，本发明也在其它的设备，诸如印刷机和扫描器可用光刻制造集成电路的投影设备、液晶显示板等等的设备中提供优点。

波长减半在例如印刷机中提供一使用其它转向敏感材料的可能性，辐射敏感材料具有的灵敏度比迄今所使用材料的灵敏度较大，以致于印刷只需要较少的辐射能量或用同样的辐射能量达到较好的印刷结果。

本发明不限于频率加倍或波长减半，也可用于实现其它的辐射源的辐射提升的范围或用于由具有不同频率的两个辐射源相混合辐射获得给定频率的辐射。

Claims (32)

1.一种光装置，其中电磁辐射是以频率提升的，该装置包括用于提供以频率提升辐射的二极管激光器和具有接收带宽的非线性光介质，该介质保证频度提升，其特征在于：二极管激光器是脉冲二极管激光器，和反馈装置用于调节辐射的，该辐射是由设备在非线性光介质接收带宽内的波长上的二极管激光器提供的。

2.如权利要求1的光装置，其特征在于：该反馈装置由一个有源控制系统组成，该系统包括对频率提升辐射敏感的检测器和所述检测器的输出信号控制的控制器，用于影响至少一个决定频率提升量的参数。

3.如权利要求2的光装置，其特征在于：参数是通过二极管激光器的电流。

4.如权利要求2的光装置，其特征在于：参数是二极管激光器的温度。

5.如权利要求1的光装置，其特征在于：反馈装置是由光波长选择反馈装置形成的。

6.如权利要求5的光装置，其特征在于：波长选择反馈装置包括至少一个安排在与二极管激光器距离d的部分地反射的反馈元件，所说的距离满足条件： $d=\frac{C}{2}\·\mathrm{nT}-\frac{C}{2}\·\mathrm{\ϵ}(P+\mathrm{\ΔP})$

其中P是发射激光脉冲的脉冲持续时间，T是脉冲周期，n是一个整数，C是辐射束通过介质的光速度，ΔP是在二极管激光器中脉冲LP的建立时间和ε是满足O＜ε1的实数以及在这些范围内的增加或减少是分别由反馈元件反射的辐射脉冲的能量E(Pr)的减少和增加的，以致上述辐射脉冲进入二极管激光器的条件的一刹那间

          E(Pr)＞E(LPi)是满足的，其中E(LPi)是在相应瞬间建立二极管激光器的辐射能量。

7.如权利要求5或6的光装置，其特征在于：波长选择反馈装置包括光栅。

8.如权利要求7的光装置，其特征在于：光栅是全息光栅。

9.如权利要求7的光装置，其特征在于：光栅是存在于一个连接介质的光纤中的平面光栅。

10.如权利要求7的光装置，其特征在于：光栅是安排在介质中的平面光栅。

11.如权利要求6的光装置，其特征在于：波长选择反馈装置是由一个部分反射和波长选择元件构成的。

12.如权利要求11的光装置，其特征在于：该元件是标准器。

13.如权利要求11的光装置，其特征在于：该元件是部分反射的光栅。

14.如权利要求1、5、6、7、8、11或12任何一个的光装置，其特征在于：折光装置使安置在二极管激光器和反馈装置之间的辐射通道曲折。

15.如权利要求14的光装置，其特征在于：该折光装置包括一个透光材料制成的折光体，该折光体带有至少两个反射面和一个入射窗和一个出射窗，其中的一个反射表面带有第三窗，用于二极管激光器的辐射传输至反馈装置或从反馈装置传出。

16.如权利要求14或15的光装置，其特征在于：反馈装置与第三窗口是一个整体。

17.如权利要求15或16的光装置，其特征在于：每个反射表面具备有一个高反射系数的层。

18.如权利要求17的光装置，其特征在于：高反射层对由二极管激光器供给的辐射具有较高的反射系数和对频率提升辐射具有较低反射系数。

19.如权利要求15、16、17或18任一个的光装置，其特征在于：折光体是一个平面平行板，其中第一反射面和第二反射面放在互相平行对立的位置。

20.如权利要求15或16的光装置，其特征在于：折光体存在于一个具有小于折光体材料折射率的介质中，折光体具有至少全部地和内部地反射入射的辐射的两个表面，和当它在折光体中通过共面辐射通道时，辐射被每一个所说的两个表面至少反射一次。

21.如权利要求15、16、17、18、19或20的光装置，其特征在于：光学棱镜安排在所说棱镜表面上的入射窗口和出射窗口上，通过窗口辐射束进入和离开棱镜，同时通过射束的主光线。

22.如权利要求15、16、17、18、19、20或21的光装置，其特征在于：反射表面的一个具备有第四窗口，在它上面由该辐射安排反向元件，在通过延伸到经过多次反射的反射表面的第一辐射通道之后，在折光体的第一平面中被俘获以及平行于它被反射，并且再进入折光体，以便至少通过延伸到在平行于第一平面的平面中经过多次反射的反射表面的第二辐射通道。

23.如权利要求15至22任何一个的光装置，其中，反馈装置包括一个光栅，其特征在于：光栅以不同于0℃的小角度延伸到第三窗口。

24.如权利要求16至23任何一个的光装置，其特征在于：为了改变向二极管激光器反射的辐射波长的目的，折光体被安排成在相对于由二极管激光器供给的辐射束的小角度可旋转。

25.如权利要求5-24任一个的光装置，其特征在于：该光波长选择反馈装置由一个有源控制系统组成，该控制系统由对频率提升辐射敏感的检测器和由所述检测器的输出信号控制的控制器组成，用于影响至少一个决定频率提升量的参数。

26.如权利要求25的光装置，其特征在于：参数是通过二极管激光器的电流以及控制单元控制所说的电流。

27.如权利要求25的光装置，其特征在于：参数是二极管的温度以及控制单元控制所说的温度。

28.如权利要求25的光装置，其特征在于：参数是非线性光介质的温度以及控制单元控制它的温度。

29.如权利要求25的光装置，其特征在于：参数是非线性光介质的折射率以及控制单元控制通过所说的介质的电场大小。

30.如前述权利要求的任一个的光装置，其特征在于：二极管激光器是自脉冲二极管激光器。

31.如前述权利要求的任一个的光装置，其特征在于：非线性光介质包括由非线性光材料构成的波导。

32.如权利要求1至30的任一个的光装置，其特征在于：非线性光介质包括一个非线性光晶体。

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