专利名称：用于提高电磁辐射频率的装置的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及用于提高电磁辐射频率的装置，它包括用于产生辐射的二极管激光器、非线性光学媒质，其上有用于导引二极管激光器辐射的基波同时形成二次谐波的第一光波导管，以及用于稳定基波波长的波长稳定器。
本发明也涉及包括这种装置在内的光学扫描装置。
在首段中描述的那种用于提高电磁辐射频率的装置可在F.Laurell所著“藉外谐振腔中的二极管激光器在KTP(KTiOPO4磷酸氧钛钾)波导中的稳定的蓝色二次谐波的产生”ElectronicLetter，September 1993，vol.29，No.18，pp 1629-1630一文中了解到。
然而，由于大多数用于提高频率的非线性光学材料只有相当小的接受带宽就把相当严格的要求强加于二极管激光器，因此只有相当少量的二极管激光器能容易地适合于这种应用。接受带宽可被理解为藉非线性光学材料在频率上被有效地提高的辐射的波长，围绕标称波长值的波段宽度。对强加有这样的应用的二极管激光器的最重要的要求是1)由二极管激光器发射的辐射波段应当在非线性光学材料的接受带宽之内。此要求限制了能使用的激光器的数目；2)二极管激光器的发射波长相对于接受带宽来说应当是非常稳定的，以便该波长总是在非线性光学材料的接受带宽之内。
在所述论文所描述的装置中，二极管激光器的波长藉助于装有光栅的外谐振腔被稳定在给定值上。藉改变光栅的取向，可把不同的波长反馈到二极管激光器。这样，二极管激光器的波长可以与在非线性光学材料中出现相位匹配的波长相适应。
然而，已知装置的缺点在于光栅取向的改变要以相当精确的方式来实施，因为在相位匹配的情况与相位不匹配的情况之间的有效折射指数的差值是相当小的。而且，光栅的方向以机械方式进行变化，它比起以电子控制方式进行变化来说是较慢的过程。为达到足够高的光谱分辨度，光栅(例如具有600线/mm的标准光栅)应当具有5mm量级的直径，这就限制了装置的紧凑性。
本发明的一个目的是提供用于提高电磁辐射频率的装置，其中基波波长可被稳定在也能与对于非线性光学材料其频率被有效地提高的波长相适应的数值上，换句话说，其中在基波和频率提高的波之间有相位匹配。这种装置特别是在光学记录系统中被使用得格外好，在该系统中，希望有短波长的扫描波束以获得在记录载体上的高的信息密度。
为此，按照本发明的装置的特征在于波长稳定器是由包括沿第二光学波导长度方向延伸的折射指数光栅和能对折射指数光栅的波长选择进行电控的电极结构在内的媒质中的第二光学波导所构成。
折射指数的光栅可被理解为折射指数周期性地变化的区域的接续。
由于折射指数光栅的选择波长可被改变，因此，二极管激光器的基波波长能与对于非线性光学材料其频率被有效地提高的波长相适应。而且，对于由于温度起伏而引起的二极管激光器波长的变化和非线性材料的接受带宽的变化有可能得以补偿。频率被提高的波长和二极管激光器波长实际上都非常依赖于温度，因此，在提高频率的效能上的显著改进可藉助于所述的波长稳定来实现。这样，稳定器部分确保二极管激光器的基波波长在较大温度范围内和对于频率提高部分的可接受的制造公差的情况，都落在非线性光学材料的接受带宽内。
按照本发明的装置的优选实施例的特征在于，进行频率提高的波导和稳定波长的波导被集成在同一个非线性光学媒质上。
藉在同一媒质上集成稳定器部分和频率提高部分，分立元件数可大大减少，使装置具有完美的结构。
按照本发明的装置的进一步的实施例的特征在于，电极结构形成用于在第二光学波导中产生声表面波的电声转换器的一部分，藉助于该第二光学波导可导致具有可变周期的折射指数光栅。
藉助于声波，在安置稳定器部分的材料上有周期性的折射指数变化。声波以这样的方式改变该材料的折射指数，以使由二极管激光器发射的一部分辐射在恰当地限定的波长上从波导返回到二极管激光器。换句话说，在二极管激光器发射的波与最终返回的波之间有反馈。事实上，造成了折射指数光栅，它就起了波长选择性镜子的作用。因此，基波波长可被固定在某个给定值。藉改变声波的波长，可改变折射指数光栅的周期，也因而改变了基波的波长。
按照本发明的装置的可选实施例的特征在于，折射指数光栅由立体光栅构成，以及电极结构包括可把立体光栅包围在内的两个互相面对的导电电极，且可在这两个电极之间加上电场。
按照本发明的装置的进一步的实施例的特征在于，折射指数光栅是分割开的通道结构，以及电极结构包括可把通道结构包围在内的两个互相面对的导电电极，且可在这两个电极之间加上电场。
两个实施例都利用电-光学效应，稳定器部分的波导的平均折射指数以电光效应的形式存在，因而永久性的光栅能起作用，因此由二极管激光器提供的基波波长可藉在电极之间所加的电压的变化而改变。不管非线性光学材料沿哪个轴所作的切割的方向，优选地使所加的电场平行于晶体的光学Z轴。从而应当取决于晶体的取向把电极放置在相对于波导的不同位置。
为了使声波不进入提高频率的波导内以便频率提高部分的平均折射指数可以这样改变，即频率不提高或频率很少提高，按照本发明的装置的特征在于第一光学波导和第二光学波导互相成一直线，而对于藉助于声波产生的折射指数光栅，在两个波导之间设有装置，该装置阻止声波在提高频率的波导中传播。
波导互相结合的次序并不重要。稳定器部分和倍频部分都可以是耦合进入二极管激光器辐射的波导。
按照本发明的装置的该实施例的第一改型的特征在于装置是在两个波导之间形成的弯头。
按照本发明的装置的该实施例的第二改型的特征在于装置是反射式吸收声波的单元。
在藉助于声波产生的折射指数光栅的所述实施例中，声波应当有相当高的频率，例如是几千兆赫(GHz)。具有这样高的频率的波可能受到衰减。而且，为了得到高频声波，将必须使用换能器谐振的较高的音调，与它相伴随的是比起在可使用换能器谐振的基音调的情况中的更低的电-声变换。这两项导致相当低的效率。
按照本发明的装置的一个实施例，其中可使用较低频率的声波，其特征在于第一光学波导和第二光学波导被并排安置在同一个非线性光学媒质上，并具有不同的宽度，每个波导都有一段在产生声波的耦合区域内，所述的这一段被安置得这样靠近以致于耦合区域中的波导中的传播辐射可在这两段之间以给定的声波频率被转移，而二极管激光器在第一波导的入口端面被耦合进来以及在第二波导的出口端面装有反射单元。
在本实施例中，其一部分被传送到其它波导的波和被传送的波沿同一个方向传播。这就意味着，传播常数上只有很小的差异要被度过，因此使用具有较大的周期的折射指数光栅也就是具有较低频率的声波就足够了。
两个波导具有不同的宽度以使反馈只出现在给定的声波频率上。事实上，对于相等的宽度，在两个波导之间就有反馈，不需要引入声波而因此没有波长的选择。
按照本发明的装置的进一步的实施例的特征在于，第一波导构成频率提高部分。
用这种方法，装置可被做成非常完美的结构。
按照本发明的装置的另一个实施例，其中可使用较低频率的声波，其特征在于第一波导和第二波导至少有部分相重合，光学波导的出口面背离装有至少部分反射器的二极管激光器，该反射器把与适合于倍频的线性极化模式相垂直的线性极化模式反射回二极管激光器而使适合于倍频的极化模式通过。
由于第一和第二波导至少有部分相重合，因此，装置可被做成更为完美的结构。而且，在频率提高以前所发生的激光的损耗被这种方式限制。
适合于倍频的线性极化模式由用于倍频的非线性光学材料所决定。例如，对于KTP材料，适合于倍频的极化模式是TM模式。
由于声波的存在，TE-极化辐射可被转换为TM-极化辐射，或者反过来。当极化的两个方向都被反射回二极管激光器时，二极管激光器因而也将发射对倍频不作贡献的辐射，这样就导致了对装置效率的限制。
按照本发明的装置的进一步的实施例的特征在于，把反射单元做成为以布鲁斯特(Brewster)角放置的背离二极管激光器的波导出口面。
取决于被反射回二极管激光器的线极化模式是TE模还是TM模，出口面的布鲁斯特角应当相对于装置表面的法线被放置或是相对于装置侧面的法线被放置。
以布鲁斯特角被放置的并被用作为反射单元的出口面可以相当简单的方式来实现，并且防止了作为反射单元的分开的元件并排时可能出现的问题。
按照本发明的装置的进一步实施例的特征在于，极化装置被装在二极管激光器和后面的波导之间，其装置几乎只通过由二极管激光器发射的辐射中的适合于倍频的线极化模。
用这种方法，不想要的极化模可被阻止在波导中的传播且由于在背离二极管激光器的波导出口面上的反射使它不反射回二极管激光器，因此二极管激光器可允许发射更多的不想要的线极化模的辐射。
按照本发明的装置的进一步实施例的特征在于具有长度为L′的外加波导被安放在二极管激光器和波长稳定器之间，其中L′＞＞λ02/2nΔλpm，此处Δλpm是提高频率的接受带宽，n是波导的折射指数，以及λ0是二极管激光器的基波的波长。
藉助于对带有长度L′满足所述条件的无源波导的二极管激光器的谐振腔延伸的方法，有可能减小二极管激光器方式(modi)之间的距离，因此使基波波长适合于非线性光学材料的接受带宽内波长的可能性大大增加。
按照本发明的优选的装置特征在于二极管激光器的出口面具有抗反射的外罩。
藉助于提供带抗反射的外罩的二极管激光器的出口面，可防止二极管激光器给出适合于二极管激光器本身的长度的波长的辐射而能给出由外部的波长选择镜强加的波长。
按照本发明的装置的进一步实施例的特征在于波导的入口面具有抗反射的外罩。
藉助于也提供带抗反射的外罩的波导的入口面，除了防止不想要的反射外可使二极管激光器的辐射较好地耦合到波导中去。
为防止在波导出口面上的不想要的反射，按照本发明的装置的特征在于波导的出口面具有抗反射的外罩。
按照本发明的装置的进一步实施例的特征在于非线性光学媒质是KTP晶体。
KTP是一种非常适用于在所述装置中使用的材料。
本发明的这些和其它方面通过后面所描述的实施例将变得显而易见，并参照这些实施例予以解释。
在附图中
图1是按照本发明的用于提高频率的装置的一个实施例的透视图，其中折射指数光栅藉助于声波产生；图2到5是按照本发明的用于提高频率的装置的多个实施例的平面图；其中波长稳定是以声-光形式来实现的；图6a是按照本发明的用于提高频率的装置的几个实施例的平面图，而图6b和7是它们的前视图，其中波长稳定是以电-光形式来实现的；图8和9是按照本发明的用于提高频率的装置的几个实施例的平面图，其中折射指数光栅由进行前向耦合的声表面波所造成；图10(a)到10(f)是按照本发明的用于提高频率的装置的三个实施例的平面图(a、c、e)和侧视图(b、d、f)，其中频率提高波导和折射指数光栅相重合；以及图11显示了关于一个实施例的光学扫描装置的原理。
本发明将参照倍频来解释。然而，本发明不必受限于二次谐波的产生，也可以用于更高次的谐波的产生，只要适当选择材料和声表面波的频率或电场强度就行了。
图1中以透视图显示的装置1包括用于提供要被倍频的且具有基波波长的电磁辐射的二极管激光器3，用于把二极管激光器3的基波波长稳定在给定值的稳定部分5和倍频部分7。
倍频部分7包括由非线性光学材料做成的波导9。在该波导9中，如果二极管激光器3的基波波长处在非线性光学材料的接受带宽以内，频率就被加倍。事实上，这时二次谐波的相位和基波的相位相匹配，因而沿波导的不同位置上产生的二次谐波的子波以可构造性的方式互相干涉，这样就得到了足够大的二次谐波辐射。为了确保即使在改变周围参量时基波波长仍保持在非线性光学媒质的接受带宽内，本发明特意提供了带有可调整的波长稳定器5的装置1。这样，波长稳定器5确保基波波长适应于非线性光学材料的接受带宽。这就意味着，二极管激光器3可被调整在能充分倍频的波长上。稳定器就起了进行波长选择的新的可调整的二极管激光器镜的作用。
倍频部分7和波长稳定器5都可以不同的方式被制做和组合。
倍频部分7可以是放置在非线性光学材料中的分段的波导，例如藉助于质子交换或质子注入，如在美国专利US-A5,218，661中对于材料铌酸锂(LiNbO3)和钽酸锂(LiTaO3)所描述的那样。以这种方法，对于非线性光学材料在较低的二阶导磁率和较高的折射指数的波导中给出了周期性的区域。对于例如KTiOPO4(KTP)的材料和类似于KTP的材料诸如MTiOXO4，其中M部分是K、Rb、Ti、NH4或Cs而X部分是P或As，可以参考美国专利US-A 5,157,754。对于在上述材料中提供波导的方法的描述，可进一步参考由M.J.Jongerius，R.R.Drenten和R.B.J.Droste所写的论文“在KTP、LiNbO3和LiTaO4波导中的蓝色二次谐波的产生”，Philips Journal of Reseakch，Vol.46，pp 231-265，1992.
波长稳定器5可被做成为第二光学波导中的折射指数光栅。这种折射指数光栅也可以不同方式来实现。
第一种方式是在进行倍频的波导9上端接的波导13中产生声表面波，其声表面波藉助于例如，连接到高频交流发生器17的蒸发上的或喷溅上的金属电极结构15而产生的。其频率典型为几个GHz(千兆赫)的量级。此结构15构成了电-声变换器的一部分，将进一步被称为换能器。其中要产生声波的波导例如可藉助于质子交换的方法来得到。在该波导的纵方向，声波产生一系列折射指数周期性地变化的区域。这样声波就产生了节距为∧的折射指数光栅，此节距值由声波频率决定。该光栅只反射具有恰当地限定的波长的幅射，这意味着二极管激光器的一个镜面由DBR(分布的Bragg反射器)所替代。藉此，迫使二极管激光器产生波长为几乎等于DBR镜面的反射波长的辐射。藉改变声波的频率，该DBR镜面的反射波长可得以改变，因为声波频率的改变牵连到折射指数光栅的节距∧的改变。按照本发明，声波频率被选成为使基波波长落在倍频器9的非线性光学材料的接受带宽之内。这样实现的折射指数光栅调制典型地为10-3量级。折射指数光栅起波长选择镜面的作用。
波长稳定器5和倍频器7可由相同材料或不同材料的离散元件所构成。然而，这些元件优选地被做在同一个非线性光学材料的一个波导结构上，如图1所示。用这种方法，分离元件的个数是受限制的。两个波导13和9可以互相紧靠着。为阻止在这种情况下声表面波穿透倍频波导9，这样波导9中的平均折射指数将受到影响且会出现无效的或效率很低的倍频，将必须进行额外的测量。停止声波的第一种方式是提供一种能反射或吸收在稳定器部分5的波导13和倍频部分7的波导9之间的声波，如图2所示。这样的元件可以是，例如，一块环氧物，其中加入了，例如银或硅，把这块环氧物放在传播声表面波的媒质上部。
另一种阻止声波穿透倍频波导9的方法如图3所示，它是在波导9和13之间装有弯头21。为了几何形状的关系，还装有第二个弯头23。
图4和5显示了对按照图2和图3的两个实施例的修改方案，其中在稳定器部分5的波导13和二极管激光器3之间安排一段长度为L′的无源波导25，以便延长二极管激光器3的谐振腔。对于L′来说，应满足L′＞＞λ02/2nΔλpm，其中λ02是非线性光学材料的接受带宽，n是波导的折射指数以及λ0是二极管激光器的基波波长。结果，二极管激光器3的方式之间的距离大为减小，因而二极管激光器3的基波频谱模落在非线性光学材料的接受带宽之内的可能性就大为增加。250μm长的半导体激光器的典型的模距离大约是4。藉助于把二极管激光器的谐振腔延长L′，可以实现小于2的模距离，也就是小于倍频媒质的接受带宽。
在图4中，在长度分别为L′和L的波导25和13之间装有弯头21，且图5显示了能反射或吸收声波的单元19以阻止声波在波导25中传播。事实上，这将在无源波导25中造成折射指数光栅，因而将出现不想要的光栅反射。
图6a、6b和7中显示了实现折射指数光栅的另一种方法，它是提供带有永久的周期结构27的非线性光学材料，该周期结构随后被包围在两个导电电极29之间，其间可加以电场。藉使用电-光效应，所加电压的变化可改变其上有周期结构27的波导13的平均折射指数，因而改变二极管激光器3的基波波长被稳定后的值。周期结构27可藉，例如，与制版印刷方法相结合的蚀刻工艺来提供。用这种方法可得到立体光栅。在藉晶体表面上的离子交换式内扩散或外扩散方法得到波导的情况下，结构27可藉助于具有分段通道结构的扩散掩模工艺来提供。
图6a和6b分别显示按照本发明的装置的平面图和前视图，其中稳定器部分5包括带折射指数光栅的波导13，它有永久的周期结构和电极29。图6a显示了非线性光学材料沿光学Z轴切割的一个实施例。此处，电极29在波导13的两侧且平行于波导的纵方向。用这种方法，沿光学Z轴的电场指向灵敏度为最大的方向。
图7是非线性光学材料按垂直于光学Z轴进行切割的一个实施例的前视图。为了在这种情况下使电场也沿Z轴取向，一个电极29被装在波导13的顶部，而另一个电极被装在晶体11的下面。为防止由于电极29的光衰减而采用的光学透明的电导体28被安置在波导13和电极之间。该导体28可以是，例如，氧化铟或氧化锡或者这二者的混合的薄层。这样的薄层也可提供给图6a和6b所示的实施例使用。当使用量级为1nm的薄电极时，导体28可被省去。
由于二极管激光器的波长和非线性光学材料的接受频带的位置对温度是高敏感的，有可能藉改变折射指数光栅的选择波长来补偿温度变化，这样基波波长将在接受频带之外。例如，为此藉助于检测器12在波导9的出口面上测量由装置产生的二次谐波辐射的强度，如图1中所示。声波的频率或在电极29之间所加的电场强度可通过反馈电路14被加以调整到该测量强度的最大值。这样可确保藉助于稳定器，二极管激光器的稳定的单模波长处在倍频器的接受频带之内。
图1到7显示了光学波导13起稳定器和在其中发射二极管激光器辐射的波导的作用。然而，稳定器部分5和倍频器部分7互相先后排放的次序对于本发明并不重要，因此倍频器部分7可以包括其中发射二极管辐射的波导。
在到目前为止所描述的实施例中，其中藉助于声波产生折射指数光栅，声波应当有相当高的频率，例如几千兆赫(GHz)。这样的高频波可能会受到衰减。而且，为了得到高频声波将必须使用换能器谐振的较高音调，随之而来的是比起可使用换能器谐振的基音调的情况下更低的电-声变换。高频声波的所述缺点的理由是传播常数的相当大的差值应当在二极管激光器发射的辐射和从波导13返回到二极管激光器的辐射之间过渡。在图8和9的实施例中，部分被传送到其它波导去的波和以后将返回二极管激光器的传送的波沿同一方向传播。这就意味着，传播常数上只有很小的差异要被过渡，传播常数的差值由Δk＝2πn/∧给出，由此看来好像对于小的Δk，折射指数光栅的大的节距是足够的。这相应于低的声波频率。
图8中，二极管激光器的基波被引入波导33中。该波导包括倍频部分35。而且同一个非线性光学材料11包括第二波导37。这两个波导33和37分别包括部分39和41，它们互相平行而且藉靠得这样近以致辐射可从一个波导转移到另一个波导。部分39和41所延伸的区域是耦合区。因此，假如非线性光学材料的折射指数允许在这两个波导39和41之间进行转移，基波将在耦合区位置部分地转移。为此，藉助于由换能器产生声波在耦合区39、41的位置提供周期性折射指数的变化。换能器15被放置成使声波复盖耦合区39、41。声波频率决定了在两个波导部分39和41之间将出现转移的波长。藉改变声波的频率，可选择想要转移的波长。在波导37的末端有反射单元43，它把以由声波所选择的波长在波导37中传播的波反射到耦合区39、41。由于声波频率允许在该波长上的转移，这个波在此耦合区部分地被转移，以便接着传播到二极管激光器3，并确保了二极管激光器在实现耦合的波长上发射的基波的稳定性。
应当注意到，第一和第二波导33、37具有不同的宽度W1和W2。在这种情况下，不进行进一步的测量，在这两个波导之间通常没有转移。在合适频率的声波被引入耦合区之前，不可能进行辐射的转移。在等宽度的情况下，在不存在声表面波时在两个波导之间已经有耦合，因此耦合不会造成波长选择。
图9显示了按照本发明的装置的利用定向耦合器的另一个实施例。在这种情况下位于耦合区的波导33的部分39构成了倍频部分35的一部分。现在发生从倍频分段波导35到波导部分41的转移。本实施例的优点在于装置1可被做得更短。耦合的大小也由倍频部分35的周期结构所决定。
在至今所描述的所有实施例中，可藉助于光学系统，或如图所示，藉助于对接耦合使二极管激光器3耦合到后面的波导的入口面。
二极管激光器3的出口面优选地装有抗反射外罩45，以便阻止激光器工作在二极管激光器自己的模式，代之以工作在外界强加的模式。而且，波导13的入口面也装有抗反射外罩47，以便阻止在二极管激光器镜面上的不想要的反射以及促成满意的耦合。为了避免在波导9的出口面上引起麻烦的反射，抗反射外罩48也可以装在这个出口面上。
倍频部分7和稳定器部分5可以被做在一个并且相同的波导中，而不是如图1到7所示的，被做在彼此紧靠的一个相同的波导结构的波导中。这里再一次地说明使用低频声波是足够的。稳定器5和倍频器7被结合做在一个相同的分段通道波导的一个实施例示于图10a到10f。这样，装置1可被给出非常完美的结构。稳定器部分5具有通道波导的形状，它可以以已经提到的方法来实现。藉助于换能器15产生的声表面波以上述方法被辐射到这样实现的倍频部分7。二极管激光器3被以这样的方式安装在波导的前面，以便发射具有给定线极化模式的主要辐射，例如，按照波导限定的TM模。所存在的声波确保，基本的或高阶极化模(在这里是TM模)到基本的或高阶的正交线极化模(这里是TE模)有耦合。这样，所得到的极化模(TE)传播到波导末端，并由此处的反射器31反射，反射器把不适合于倍频的极化模反射回去。与此垂直的极化模式就通过了。这样的反射器31，例如，可以是外界提供的反射器。然而，波导13的出口面被优选地装成相对于装置1的表面上的法线成布鲁斯特(Brewster)角，例如对于KTP材料，θb≈28°，因此TE模就被反射。对于TE模是适合于倍频的模式而TM模是要被反射的非线性光学材料来说，波导13的出口面被装成相对于装置1的侧面的法线成布鲁斯特角θB。反射的极化模(TE)在沿二极管激光器3的方向传播时，由于声波的存在，而被转换为与此相垂直的极化的模(TM)。藉助于把这个波反馈到二极管激光器，可以确保激光器将工作在适合于倍频的模式(TM)。由于和反射器31相结合，这样声波就造成了波长的稳定。图10b显示了该实施例的侧视图。能反射或吸收声波的单元19可供在想要行波而不是驻波的情况下使用。
为了阻止二极管激光器以不适合于倍频的模式(对于KTP的TE模)发射的辐射不影响激光器的工作，必须装有极化装置，它可从由二极管激光器发射的辐射中消除这种模式。事实上，二极管激光器发射的辐射通常也会少量地发射这种模式的辐射。这部分辐射将不受声波的影响因而将无障碍地通过到反射器31。因此不适合于倍频的模式反射回二极管激光器，并耦合到二极管激光器，这样二极管激光器将再次部分地工作在这个模式。例如，可藉助于在二极管激光器和波导之间装有线极化器(图上未示出)的方法，实现从二极管激光器的辐射中消除不适合于倍频的模式。然而，在这种情况下，耦合不再以对接耦合方式来完成而是藉助于光学系统。另一种可能性是提供带分离单元49的二极管激光器3，它选择适合于倍频的极化模式(对于KTP是TM模)并从辐射中消除其它模式(TE)。这种实施例示于图10c和10d。而且，二极管激光器3的后镜也应当装有抗反射的外罩S1以便阻止不想要的模式(KTP情况下的TE模)在该后镜上的反射。如果使用TM选择性单元，也就是能选择TM模和消除TE模的单元，那么单元49被优选地做成相对于原先的后镜成布鲁斯特角的夹角的后镜，例如二极管激光器的θb≈12°。该实施例的平面图和侧视图示于图10e和10f。在激光器镜面装成布鲁斯特角的情况下，可使用对接耦合。
在由二极管激光器3发射的辐射中的这种极化模式选择也可在图1到9所示的实施例中被完成。
另外在图6到10的实施例中，可在二极管激光器3和稳定器5之间装上具有长度L′的无源波导25，以便延长二极管激光器的谐振腔，以减小二极管激光器波型之间的模距离。
图11以图示方式显示用于光学扫描光记录载体53的信号层的装置。扫描可被理解为以写信息为目的的扫描和以读信息为目的的扫描。信息层可以是刻上的层或者是完全或部分地填充信息的层。记录载体53，其一部分以径向截面图在图11上显示，包括透明基片55、反射信息层57和保护涂层59。信息层被划分成许多轨道61，其中以信息区的形式(图上未示出)给出信息或写入信息，信息区可从其周围环境中光学地区分出来。
扫描装置包括辐射源单元63，它提供具有能最适宜地填充目标系统67的口面张角的波束65，这样该系统在信息层上形成限制绕射的辐射光点69。该信息层反射以波束71再次通过目标系统的辐射。为了把波束71在空间和波束65分开，装上了部分反射单元，例如具有能把部分波束71反射回检测器77的部分透明面75的棱镜73。一条信息轨道可藉旋转记录载体而进行扫描。全部信息轨道可藉移动记录载体和沿径向相对地移动扫描光点69的方法进行扫描。
在读出期间，反射波束被以与顺序存储在信息区的信息相一致的强度予以调制。此调制被检测器77转换为电信号。检测器通常由多个检测单元组成，所以它提供多个输出信号，这些信号在信号处理电路79中被处理成信息信号Si以及用于轨道伺服系统和聚焦伺服系统的轨道误差信号Sr和聚焦误差信号Sf。
关于读出装置进一步的细节可参考由M.G.Carasso，J.B.H.Peek和J.P.Sinjou所写的论文“Het Systeem”“小型软盘数字音频”Philips Technisch Tijdschrift 40，pp.267-272，1981-82，No.9.
按照本发明，辐射源单元30是参照图1到10如以上所描述的用于提高频率的装置。
用于提高频率的装置非常适合于写装置，用此装置可藉表面变形或藉磁-光过程例如以烧蚀形式写入信息。在写入期间，波束65，例如藉助于声-光调制器或藉调制通过二极管激光器的电流而被调制。
在用于倍频的装置的情况下，该装置提供其波长等于通常用于此目的的辐射源的波长的一半的扫描波束。由于扫描光点的尺寸正比于扫描波束的波长，所以其尺寸等于常用装置中扫描光点尺寸的一半的扫描光点在新的装置中被形成。因此，用此新装置可读出更小的信息区，这样该装置能读出具有，例如四倍于传统的信息强度的信息强度的记录载体。
图11只显示了关于一个实施例的光学扫描装置的原理。这种扫描装置可以有多个实施例，且按照本发明的用于提高频率的装置可用于这些实施例中的每一个。特定的实施例包括激光器绕射光栅单元(LDGU)。这是非常小型的单元，其中二极管激光器、多个检测器和一个或两个光栅被集成在内，此单元在美国专利US-A 4,924,079中被描述。
LDGU的一个光栅被用来检测由记录载体反射的扫描波束辐射，并且第二次通过目标系统，从正在进行扫描的波束到复合的检测器。光栅的反射角取决于扫描波束的波长。由于聚焦误差信号和轨道误差信号可从通过复合检测器的强度分布被导出，所以必须采取特别步骤，如在所述的美国专利中所描述的那样，这样就阻止了所述的误差信号不受波长变化的影响。藉助于提供按照本发明的用于倍频的非常完美的装置，如LDGU中的辐射源单元63而替代传统的二极管激光器，不但得到小扫描光点的优点，也得到了扫描波束波长稳定的附加优点。然后，不再需要进行所述的测量，因此，造成了对LDGU的设计的很大的自由权，且例如产生一直不大受吸引的伺服信号的可能性，诸如在所述美国专利中所描述的像散聚焦误差检测方法，将成为很有吸引力的。
上述的装置可被充分地用于光学扫描装置、扫描光学显微镜或用于读出和/或写入带状的或圆盘状的记录载体诸如CD的装置。
权利要求
1.用于提高电磁辐射频率的装置，包括用于产生辐射的二极管激光器、非线性光学媒质，所述非线性光学媒质上有用于导引二极管激光器辐射的基波同时形成二次谐波的第一光学波导，以及用于稳定基波波长的波长稳定器，其特征在于波长稳定器是由包括沿第二光学波导长度方向延伸的折射指数光栅和能对折射指数光栅的波长选择进行电控的电极结构在内的媒质中的第二光学波导所构成。
2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于进行提高频率的波导和稳定波长的波导被集成在同一个非线性光学媒质上。
3.按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于电极结构形成用于在第二光学波导中产生声表面波的电声转换器的一部分，藉助于该第二光学波导可导致具有可变周期的折射指数光栅。
4.按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于折射指数光栅由立体光栅构成，以及电极结构包括可把立体光栅包围在内的两个互相面对的导电的电极，且可在这两个电极之间加上电场。
5.按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于折射指数光栅是分割开的通道结构，以及电极结构包括可把通道结构包围在内的两个互相面对的导电电极，且可在这两个电极之间加上电场。
6.按照前面权利要求中的任一项所述的装置，其特征在于第一光学波导和第二光学波导互相成一直线，而对于藉助于声波产生的折射指数光栅，装置被装在两个波导之间，其装置阻止声波在提高频率的波导中传播。
7.按照权利要求6所述的装置，其特征在于装置是在两个波导之间形成的弯头。
8.按照权利要求6所述的装置，其特征在于装置是反射或吸收声波的元件。
9.按照权利要求1、2或3所述的装置，其特征在于第一光学波导和第二光学波导被并排安置在同一个非线性光学媒质上，并具有不同的宽度，每个波导都有一段在产生声波的耦合区域内，所述的这一段被安置得这样靠近以致于耦合区域中的波导中的传播辐射可在这两段之间以给定的声波频率被转移，而二极管激光器在第一波导的入口端面被耦合进来以及第二波导的出口端面装有反射单元。
10.按照权利要求9所述的装置，其特征在于第一波导构成频率提高部分。
11.按照权利要求1、2或3所述的装置，其特征在于第一波导和第二波导至少有部分相重合，光学波导的出口面背离装有至少部分反射器的二极管激光器，该反射器把与适合于倍频的线极化模相垂直的线极化模反射回二极管激光器，而使适合于倍频的极化模通过。
12.按照权利要求11所述的装置，其特征在于把反射单元做成为以布鲁斯特角被放置的背离二极管激光器的波导出口面。
13.按照前面的权利要求中的任一项所述的装置，其特征在于极化装置被装在二极管激光器和后面的波导之间，其装置几乎只通过由二极管激光器发射的辐射中的适合于倍频的线极化模。
14.按照前面的权利要求中的任一项所述的装置，其特征在于具有长度为L′的外加波导被安放在二极管激光器和波长稳定器之间，其中L′＞＞λ02/2nΔλpm，此处Δλpm是提高频率的接受带宽，n是波导的折射指数，而λ0是二极管激光器的基波波长。
15.按照前面的权利要求中的任一项所述的装置，其特征在于二极管激光器的出口面具有抗反射的外罩。
16.按照前面的权利要求中的任一项所述的装置，其特征在于波导的入口面具有抗反射的外罩。
17.按照前面的权利要求中的任一项所述的装置，其特征在于波导的出口面具有抗反射的外罩。
18.按照前面的权利要求中的任一项所述的装置，其特征在于非线性光学媒质是KTP晶体。
19.带有用于提高频率的装置的光学扫描装置，用于把由该装置提供的扫描波束聚焦为要扫描的表面上的一个扫描点的目标系统，和用于把来自要扫描的表面的扫描辐射变换为电信号的检测系统，其特征在于用于提高频率的装置是按照前面的权利要求中的任一项所述的装置。
全文摘要
用于提高电磁辐射频率的装置(1)包括用于产生辐射的二极管激光器(3)和非线性光学媒质(11)，其上装有用于导引二极管激光器辐射的基波同时形成二次谐波的第一光学波导(9)。而且，装置(1)包括用于稳定基波波长的波长稳定器(5)。波长稳定器(5)是由带有沿第二光学波导长度方向延伸的折射指数光栅的第二光学波导(13)所构成，它对波长的选择是能藉助于电极结构(15；29)而被电控的。
文档编号H01S3/109GK1127556SQ95190332
公开日1996年7月24日 申请日期1995年3月19日 优先权日1994年3月11日
发明者R·R·德伦滕, M·J·容格里厄斯, R·B·J·德罗斯特 申请人:菲利浦电子有限公司