用于材料处理的相位阵列射束操纵的制作方法

相关申请案的交叉参考

本申请案主张2019年2月21日申请的美国临时申请案第62/808,742号及2019年3月25日申请的美国临时申请案第62/823,454号的优先权，所述案中的每一者以全文引用的方式并入本文中。

本文中所描述的具体实例一般关于用于激光能量的相位阵列射束操纵的系统及技术。

背景技术：

激光微机械加工领域中的许多程序需要在空间上与相邻脉冲完全分开(在工件处)的脉冲。若这些脉冲在空间上重叠，则多种负面效应可发生，诸如局部热累积，其借由超速激光或脉冲羽流相互作用抵消「非热消融」的有益效应。当今目前先进技术激光以高重复率(亦即，在1mhz至100mhz及更高)提供高功率脉冲。因此，为高效利用此类激光，可需要使用具有适当高定位带宽的射束操纵系统。举例而言，声光偏转器(acousto-opticdeflector；aod)提供大于检流计接近3个数量级的定位带宽(亦即，相较于检流计的约2.5khz，aod为约1mhz)。虽然由多边形镜面启用的高速射束操纵已作为在完全光点间距情况下实现按比例调整至>>1mhz激光重复率的一个解决方案引起许多关注，但采用限于「高填充因子」问题的子集。随着基于激光的材料处理的发展继续进行以使得能够形成较小且需要较高准确度的特征，将最终需要能够在超过由aod提供的定位带宽的定位带宽下导向高重复率激光脉冲且多边形镜面可提供的射束操纵系统。。

技术实现要素：

本发明的一个具体实例可广泛地特征化为包括下列的系统：多通道射束分光器，其被排列及配置以将一输入第一光学信号分裂成多个分裂第一光学信号；多个相位调变器，其中所述多个相位调变器中的每一个相位调变器可操作以响应于控制信号而修改所述多个分裂第一光学信号中的对应分裂第一光学信号的相位；波导，其排列在所述多个相位调变器的光学输出端，所述波导被配置以将自所述多个相位调变器输出的所述分裂第一光学信号在空间上重新排列成一图案，借此产生第一光学信号图案；及光学放大器，其排列在所述波导的光学输出端，所述光学放大器被配置以放大由所述波导产生的所述第一光学信号图案。

本发明的另一具体实例可广泛地特征化为包括下列的系统：射束定位系统，其可操作以使具有第一波长的激光射束偏转；透镜，其安置于射束路径内，所述激光射束在由所述射束定位系统偏转之后可沿着所述射束路径传播；及谐波转换模块，其安置于射束路径内，所述激光射束在通过所述透镜透射之后可沿着所述射束路径传播，其中所述谐波转换模块可操作以将所述激光射束的所述第一波长转换成第二波长。

附图说明

图1示意性说明根据本发明的一个具体实例的相位阵列射束操纵系统。

图2示意性说明根据本发明的一个具体实例的图1中所展示的相位阵列射束操纵系统中的光子集成电路。

图3示意性说明根据本发明的另一具体实例的相位阵列射束操纵系统。

图4示意性说明根据本发明的一个具体实例的图3中所展示的相位阵列射束操纵系统中的光子集成电路。

图5及图6示意性说明用于实施激光能量的操纵后波长转换的不同具体实例。

具体实施方式

本文中参看随附图式来描述实例具体实例。除非以其他方式明确地陈述，否则在图式中，组件、特征、元件等的大小、位置等以及其间的任何距离未必依据比例，而是出于明晰的目的而放大。在图式中，相同数字通篇指相同元件。因此，可能在参考其他图式时描述相同或类似数字，即使所述数字在对应图式中未提及亦未描述。另外，即使未被参考数字指示的元件亦可参考其他图式加以描述。

本文中所使用的术语仅出于描述特定实例具体实例的目的，且并不意欲为限制性的。除非另外定义，否则本文中所使用的所有术语(包括技术及科学术语)具有一般熟习此项技术者通常所理解的相同意义。如本文中所使用，除非上下文另外明确地指示，否则单数形式「一(a/an)」及「所述」意欲亦包括复数形式。应认识到，术语「包含」在用于本说明书中时指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件及/或组件的存在，但并不排除一或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件及/或其群组的存在或添加。除非另外指定，否则在叙述值范围时，值范围包括所述范围的上限及下限两者以及在其间的任何子范围。除非另外指示，否则诸如「第一」、「第二」等术语仅用于区别一个元件与另一元件。举例而言，一个节点可称为「第一节点」，且类似地，另一节点可称为「第二节点」，或反之亦然。

除非另外指示，否则术语「约」、「大约」等意谓量、大小、配方、参数及其他量及特性并非且不必为精确的，而视需要可为大致的及/或更大或更小，从而反映容限、转换因子、舍入、量测误差及其类似者，以及熟习此项技术者已知的其他因子。诸如「在……下方」、「在……之下」、「下部」、「在……上方」及「上部」以及其类似者的空间相对术语可在本文中使用以易于描述如在图式中所说明的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。应认识到，所述空间相对术语意欲涵盖除图式中所描绘的定向之外的不同定向。举例而言，若图式中的对象被翻转，则描述为「在」其他元件或特征「下方」或「下面」的元件将接着定向为「在」其他元件或特征「上方」。因此，例示性术语「在...下方」可涵盖在...上方及在...下方的定向。对象可以其他方式定向(例如，旋转90度或处于其他定向)，且本文中所用的空间相对描述词可相应地进行解释。

本文中所使用的章节标题仅用于组织目的，且除非另外明确地陈述，否则所述章节标题不应被理解为限制所描述的目标。应了解，许多不同形式、具体实例及组合是可能的，而不会背离本发明的精神及教示，且因此，本发明不应被视为限于本文中所阐述的实例具体实例。确切而言，提供这些实例及具体实例，使得本发明将为透彻且完整的，且将向熟习此项技术者传达本发明的范畴。

一般而言，与基于pic的相位阵列射束操纵有关的具体实例

参看图1，相位阵列射束操纵系统100包括光子集成电路(photonicintegratedcircuit；pic)102、光学放大器104、回馈系统106及电子控制器108。

在所说明的具体实例中，pic102可光学耦接至种子激光110的输出端。在另一具体实例中，种子激光110可被整合为pic102的部分。在一个具体实例中，种子激光110为具有大于0.9μm的波长(例如，1μm或大约1μm、1.03μm或大约1.03μm、1.06μm或大约1.06μm、1.1μm或大约1.1μm，或大于1.1μm的任何波长)的频率稳定激光二极管。将了解在近ir范围中的其他波长可由种子激光110输出。

种子激光110可以5khz至50ghz的范围内的脉冲重复率输出激光脉冲。然而，将了解，可使脉冲重复率小于5khz或大于50ghz。因此，激光脉冲可由种子激光以小于、大于或等于5khz、50khz、100khz、175khz、225khz、250khz、275khz、500khz、800khz、900khz、1mhz、1.5mhz、1.8mhz、1.9mhz、2mhz、2.5mhz、3mhz、4mhz、5mhz、10mhz、20mhz、50mhz、60mhz、100mhz、150mhz、200mhz、250mhz、300mhz、350mhz、500mhz、550mhz、600mhz、900mhz、2ghz、10ghz、20ghz、50ghz、75ghz等或在前述值中的任何值之间的脉冲重复率输出。种子激光110可输出具有在20fs至900ms范围内的脉宽或脉冲持续时间(亦即，基于在脉冲对时间中光功率的半峰全宽)的激光脉冲。然而，将了解，可使脉冲持续时间小于20fs或大于900ms。因此，由种子激光110输出的至少一个激光脉冲可具有小于、大于或等于10fs、15fs、30fs、50fs、100fs、150fs、200fs、300fs、500fs、600fs、750fs、800fs、850fs、900fs、950fs、1ps、2ps、3ps、4ps、5ps、7ps、10ps、15ps、25ps、50ps、75ps、100ps、200ps、500ps、1ns、1.5ns、2ns、5ns、10ns、20ns、50ns、100ns、200ns、400ns、800ns、1000ns、2μs、5μs、10μs、15μs、20μs、25μs、30μs、40μs、50μs、100μs、300μs、500μs、900μs、1ms、2ms、5ms、10ms、20ms、50ms、100ms、300ms、500ms、900ms、1s等或在前述值的任何值之间的脉冲持续时间。可替代地，种子激光110可输出连续波(continuouswave；cw)或准cw(quasi-continuouswave；qcw)激光能量射束。

参考图2，pic102包括振幅调变器200、多通道射束分光器202、相位调变器阵列204及3d波导206。亦即，振幅调变器200、多通道射束分光器202、相位调变器阵列204及3d波导206并入至共同光子集成电路102中。然而，在其他具体实例中，这些组件中的仅仅两个或三个被并入至共同光子集成电路102中，且剩余组件被单独地形成并光学耦接至光子集成电路102的光学输入端或输出端任一者。举例而言，仅仅相位调变器阵列204及多通道射束分光器202及3d波导206中的一者或两者可并入至共同光子集成电路102中。

参看图2中所展示的具体实例，响应于由电子控制器108输出的一或多个控制信号，种子激光110的输出(在本文中亦被称作「种子信号」)是通过振幅调变器200(例如，被提供为马赫-曾德尔调变器)来振幅调变。振幅调变可视情况被执行以在光学放大器(参见例如美国专利第9,776,277号的图9，所述专利以全文引用的方式并入本文中)之后使指向/位置依赖的输出振幅变平，并提供由程序或系统需要的任何振幅调变。随后，种子信号行进穿过多通道射束分光器202，所述多通道射束分光器被配置以将种子信号分裂成多个通道且借此产生多个「分裂种子信号」。在一个具体实例中，多通道射束分光器202由足以到达所要数目个通道(例如用于矩形16×16阵列的256通道系统将需要具有总共255个1×2分光器组件的8个分裂级联)的任何数目个1×2光束分光器组成。在另一具体实例中，多通道射束分光器202可被提供为星形分光器或为多个级联星形分光器。在一个具体实例中，通道的所要数目可为32、50、64、90、100、128、150、200、256、300、350、512、800、1024、1500、2000、2500等或前述值的任何值之间。

分裂种子信号接着被导引至相位调变器阵列204中。在此情况下，相位调变器阵列204包括多个相位调变器，且相位调变器中的每一者被排列以便接收由多通道射束分光器202产生的分裂种子信号中的一者(亦即，每分裂种子信号一个相位调变器)。另外，每一相位调变器可操作以基于由电子控制器108输出的一或多个控制信号维持或修改每一分裂种子信号的相位。可以任何合适或所要的方式提供相位调变器阵列204内的相位调变器。举例而言，每一相位调变器可被提供为马赫-曾德尔调变器(mach-zehndermodulator；mzm)。当被适当提供(例如，为mzm)时，每一相位调变器可被操作以维持或修改输入至其的每一分裂种子信号的振幅(例如，基于由电子控制器108输出的一或多个控制信号)。

接下来，相位调变信号经由3d波导206重新排列成密集填充图案(例如，六边形、矩形等)。因此，相位调变器阵列204中的每一相位调变器的输出被光学耦接至3d波导206的光学输入端且光学输出端可表征为提供多个个别光学发射器的「平铺」排列。3d波导206可如所说明为pic的部分，或可为与pic分开的组件。具有前述性质中的一些的pic102已在2017年激光及电光会议(conferenceonlasersandelectro-optics；cleo)，ieee，poulton,christopherv.等人的「large-scalevisibleandinfraredopticalphasedarraysinsiliconnitride」中论证及报告，其被理解为展示10分裂级联深度(splittingcascadedeep)1024通道芯片与后续天线阵列的成功整合。然而，在彼论文中利用的射束操纵机构是基于波长扫掠(wavelengthsweeping)而非相位调变器。

具有500或更多个相位调变调变器的整合阵列的高度可靠pic102当前正被开发用于汽车激光雷达(lidar)应用。然而，用于这些阵列的典型波长为眼睛安全1.5μm频带。然而，此类pic可被调适以借由适当改变供形成pic的组件的材料而在0.9μm(或大约0.9μm)至1.1μm(或大约1.1μm)范围内的波长下操作。参见例如美国专利第8,213,751及9,612,398号；传感器，17，2088(2017年)，munoz、pascual等人的「siliconnitridephotonicintegrationplatformsforvisible,near-infraredandmid-infraredapplications」美国专利申请公开案第20180180811号；2017年2月15日光波技术期刊第35卷第4号，rahim,abdul等人的「expandingthesiliconphotonicsportfoliowithsiliconnitridephotonicintegratedcircuits」，以上所有文献均以全文引用的方式并入本文中。在一个具体实例中，整合于pic102内的相位调变器具有大于1mhz的高带宽(例如，大于1ghz等)。

在一个具体实例中，光学放大器104包括一个多模光纤增益模块(或被串联连接例如以达成较高平均及峰值功率的多个多模光纤增益模块)，一或多个多核心光纤放大器，或其类似者或其任何组合。当光学放大器104包括多模光纤增益模块时，所述多模光纤增益模块被选择使得光纤增益模块的所支持导引模式的数目大致匹配在3d波导206的光学输出端产生的图案内的通道的数目。经由此，多模光纤增益模块的输出模式可被有效控制。当光学放大器104包括多核心光纤放大器时，所述多核心光纤放大器被选择使得多核心光纤放大器中的核心的数目及排列大致匹配在3d波导206的光学输出端产生的图案内的通道的数目及排列。来自pic102的光直接耦接或以另外方式成像至光学放大器104中。如在light:science&applications6.2(2017):e16208，florentin,raphael等人的「shapingthelightamplifiedinamultimodefiber」中已展示，模态控制不仅在被动光纤中而且在多模式增益光纤中是可能的。在一个具体实例中，且不同于florentin等人的论文，多模光纤的输出模式为填充多模光纤核心中的大多数的超级模式，且其空间相位可被调变用于在准直透镜(亦即，如图1中所展示的透镜112)之后在傅里叶平面中操纵/塑形。输出光学放大器由透镜112准直且小部分被导向(例如，经由射束分光器114及后续透镜116)至光侦测器118(例如，快速光二极管)上。来自光学放大器104的被放大输出的主要功率(亦即，未导向至光侦测器118上的射束的分数)本文中被称作前述「处理射束」。

由光侦测器118(亦即，回应于侦测到自透镜116透射的光)输出的信号可经由locset方法(但亦可实施替代方法)分析(例如，由电子控制器108)以导出最终发送至相位调变器阵列204的控制信号。一般而言，控制信号当由相位调变器阵列204作用时被调适以使自光学放大器104输出的光学信号的相位稳定以在光学放大器104的输出处得到所需模态形状、指向及位置(例如，基于与所需相移、处理系统形状及定位要求相关联的一或多个预定要求)。在一个具体实例中，可经由locset方法控制的可能通道的数目达1000或大约1000(例如，稍微小于或多于1000)。

光学放大器104的主要功率输出(亦即，前述「处理射束」)可视情况以此项技术中已知的任何方式转送至射束定位系统(图中未示)中。视情况，处理射束可导向至谐波转换模块120且接着谐波转换模块120的光学输出可以此项技术中已知的任何方式转送至射束定位系统(图中未示)中。处理射束典型地自射束定位系统导向以按此项技术中已知的任何方式处理(例如，破裂、损害、熔融、汽化、消融、发泡、标记等)工件(图中未示)。

在一个具体实例中，电子控制器108可操作以输出控制信号至相位调变器阵列204中的多个相位调变器，以便以任何合适或所要的方式实行由相位阵列射束操纵系统100最终输出的处理射束的射束操纵(例如，沿着一或多个轴线，在任何所需方向上)，实行处理射束的射束塑形，或其任何组合。如本文所用，术语「射束塑形」指代改变由相位阵列射束操纵系统100产生的处理射束的大小或形状的动作。处理射束的形状指代处理射束的光学强度的空间分布或剖面，如在正交于处理射束的束轴的平面内量测。因此，处理射束可包含单一「射束」或多个空间分开的「小射束」。如本文所使用，「射束」或「小射束」的大小指代射束或小射束的最大或平均宽度，如沿着自射束轴至光学强度下降至在射束或小射束的传播轴线处的光学强度的至少1/e²处的径向或横向距离量测。在由3d波导可达成的图案的分辨率内，相位阵列射束操纵系统因此使得能够产生具有任何形状(例如，平整顶部、高斯、厄米特-高斯、拉盖尔-高斯、贝塞尔、半贝塞尔、圆形环圈、正方形环圈或其类似者，或其他，或其任何组合)的射束(或小射束)。如将了解，处理射束可在其被操纵同时被形成为具有任何形状或大小，且相位阵列射束操纵系统100可被操作以在处理射束被操纵的同时改变或维持处理射束的形状及/或大小。

谐波转换模块120可包括二阶谐波产生(secondharmonicgeneration；shg)介质、三阶谐波产生(thirdharmonicgeneration；thg)介质，或其类似者或其任何组合，如在此项技术中所已知。将了解由谐波转换模块120输出的光的波长将取决于供形成谐波转换模块的介质(例如，shg介质、thg介质等)及输入至谐波转换模块的光的波长(例如，如由多模光纤增益模块输出)。因此，若输入至谐波转换模块120的光的波长在近ir范围(例如，如上文所论述)中，则自谐波转换模块120输出的光的波长可一般表征为在电磁波谱的绿色可见光范围中或在电磁波谱的紫外线范围中。

一般而言，射束定位系统被提供为高带宽射束定位系统(亦即，具有大于1khz的带宽)，诸如aod、电光偏转器(eod)、电流计镜面扫描仪、旋转多边形扫描仪，或其类似者或其任何组合。

其他具体实例

如上文所论述，本发明的具体实例可被调适以组合(相干地或以其他方式)光学放大器的输出与操纵或塑形在达ghz带宽下的处理射束的能力。因此，不同于习知相干射束组合(亦即，其中射束通过薄膜偏振器、绕射光学件等的树在空间上重叠)，本文所论述的具体实例可被调适以「平铺」个别发射器的输出，但仍在个别光学信号之间建立稳定及可控制相位关系。

在一些具体实例中，上文关于图1所论述的光学放大器104可以具有极宽范围的脉宽及重复率的脉冲模式操作。因此，种子激光110可被操作以产生包含具有广泛范围的脉宽(例如，10多纳秒至几皮秒)及重复率(例如，100khz至50ghz)的多个光学脉冲的种子信号。如上文所提及，自相位调变器阵列204输出的信号的相位经由locset方法控制，所述方法非常适合于甚至在「平铺」输出排列中的大量通道的相干组合。

然而不幸的是，locset方法并不容易与作为输入的光学脉冲兼容。因此，在一个具体实例中，且不同于图1中所展示的具体实例，当处理射束体现为一系列脉冲时，处理射束不用于相位锁定。实际上，除了由种子激光110产生的种子信号(在本文中亦被称作「主射束」)之外，相位阵列射束操纵系统100可被修改以对第二激光射束(在本文中亦被称作「参考射束」或「探测射束」)进行操作。参考射束具有由光学放大器104仅仅稍微或完全不放大的波长。参考射束因此可用以在其自身未被明显地振幅调变，且因此为locset回路提供稳定信号以用于分析的同时追踪在光学脉冲之间及在光学脉冲期间的每一通道的相移。合适的被修改相位阵列射束操纵系统的一个实例是关于图3而论述，且一般以参考标号300说明。

参考图3，种子激光110(例如，产生体现为具有所需脉冲宽度及在所需脉冲重复率下的一系列激光脉冲的主射束)及参考激光302(例如，产生前述参考射束)两者耦接至共同光子集成电路(pic)304中。一般而言，光子集成电路(pic)304可如上文关于图1及图2所论述而提供，但可如关于图4更详细论述而修改。

pic304的光学输出接着由光学放大器104放大。由光学放大器104输出的光束包含主射束及参考射束。然而，参考射束与主射束分开(例如，由简单分光镜306)并被导向至locset系统的前述光侦测器118上。由光学放大器104放大的主射束通过镜面306透射且因此不到达光侦测器118，亦不干扰(例如，饱和)光侦测器118。

参考图4，pic304被配置以在主射束的波长(在本文中亦被称作「主波长」)(例如，1030nm+/-5nm)上以及在参考射束的波长上操作，参考射束的波长不同于主射束的波长。一般而言，参考射束可表征为具有相对窄线宽、长相干长度。在一些具体实例中，参考射束的波长(在本文中亦被称作「参考波长」)是在1070nm(或大约1070nm)至1150nm(或大约1150nm)(例如，1100nm)的范围内。pic304中的射束分光器被提供为双重波长射束分光器，且需要被工程设计以不仅均匀分裂在主波长下的主射束，而且同时分裂在参考波长下的参考射束。对应地，所有后续组件(例如相位调变器阵列204及任何后续射束导引及塑形光学件(例如，3d波导206))亦需要与主射束及参考射束两者的波长相容。

上文所论述的适应在主要波长及参考波长下的激光能量的射束的修改排除大模式光子晶体光纤的使用，所述光纤仅具有相当窄的波长范围，在所述窄波长范围中导引模式是稳定的且接近于单模(1100nm很好在彼范围外部)。然而，归因于大量模式的相干添加(在单独的核心中或在多模光纤中(或在固态放大器中))，较小模式场直径的使用并不是关注点。

起因于上文所论述而修改的另一问题是在参考波长下将不同通道之间的相位差驱动降至零并不完全暗示不同通道之间的相位差可同时被驱动降至零以用于主波长。因此，需要额外相位校准。这是在图3中展示，其中额外射束捡拾器308收集被放大主射束的样本，其接着被聚焦(例如，经由透镜310)至孔径312上，其中光侦测器314(例如，光二极管)在所述孔径后方。经典(减慢)spgd算法可用以一次算出在校准期间在主波长下的相位关系，其中locset电子装置可侦测在参考波长下的对应相位关系并在校准步骤期间使任何相移稳定，使得甚至极大量的通道可被优化。随后，每一「相位卷绕(phasewrap)」(亦即，对应于参考波长而大于2π的相移)可被计数并被追踪，使得在主波长下的总相位关系可被控制，即使个别通道的差分路径长度偏移累积至许多微米。举例而言，20μm的差分偏移将被量测为在1100nm下的18个「卷绕」及0.36π相移(18×2π+0.36π＝36.36π＝2π*20μm/1100nm)，但容易转换成在1030nm下的19个「卷绕」及0.83π相移。因此，电子控制器108可补偿在1030nm下的0.83π相移，其中对应相位调变器使两个通道返回为其标称相位关系。

运用关于图3及图4论述的具体实例的优点是锁相电子装置与主射束的重复率及脉宽去耦，主射束的重复率及脉宽可取决于所使用种子激光或种子激光操作所运用的可变方式而变化。如同上文关于图1及图2所论述的具体实例，如由图3中展示的射束捡拾器308透射的处理射束可视情况被导向至谐波转换模块120，以此项技术中已知的任何方式转送至射束定位系统(图中未示)中，或其类似者或其任何组合。

与谐波转换有关的额外具体实例

如上文所论述，结合图1及图3中所说明的具体实例描述之前述准直透镜112被配置以确保处理射束为一准直(或至少实质上被准直)光束。因此，处理射束中的全部射线可独立于操纵(亦即，借由上文所论述的相位阵列操纵技术)处理射束的角度而平行(或至少实质上平行)于谐波产生模块120以便匹配必要边界条件以用于高效谐波产生。

尽管图1及图3说明其中无透镜排列在处理射束(如由相位阵列射束操纵系统输出)可传播所沿着的射束路径中的一系统，但将了解一或多个透镜、镜面或其类似者或其任何组合可被提供以减少最终传播至谐波转换模块中的处理射束的大小(例如，宽度或直径)。

在一些情况下，诸如aod及eod的射束定位系统可适当运用在某一波长范围内(例如，在电磁波谱的红外线范围内)的光，而非一定运用在其他波长范围内(例如，在电磁波谱的可见光或紫外线范围内)的光来工作。因此，谐波产生模块120可在需要时插入于相位阵列射束操纵系统100或300与射束定位系统之间(例如，以将处理射束的波长转换成另一波长)。在图5中展示的一具体实例中，透镜(例如，中继透镜500)视情况插入于谐波转换模块与射束定位系统502(例如，aod、电光偏转器(eod)、电流计镜面扫描仪、旋转多边形扫描仪、或其类似者或其任何组合)之间以减少由透镜112所引起的过程转换的横向位移的程度。

尽管已结合相位阵列射束操纵系统100及300的各个具体实例论述谐波转换模块120的使用，但将了解谐波转换模块120可用于转换由任何射束定位系统502(例如，aod、eod、电流计镜面扫描仪、旋转多边形扫描仪等)输出的处理射束的波长。在此情况下，且如在图6中例示性展示，透镜(例如，600)可插入在射束定位系统502与谐波转换模块120之间的射束路径中。在图6中所示的具体实例中，射束定位系统502的光学输出在透镜600的焦点处或靠近所述焦点定位，同样是谐波转换模块120的光学输入。

借由在相位阵列射束操纵系统100或300或任何其他射束定位系统(例如，aod、eod、电流计镜面扫描仪、旋转多边形扫描仪等)的「光学下游」定位谐波转换模块120，可对于多个波长实现与此类射束定位系统的使用相关联的益处。

举例而言，剪切波teo2aod可具有大量可分辨光点(典型地大于100)，此使aod为极有吸引力的射束操纵器件。然而，剪切波teo2aod不能用以使具有在电磁波谱的uv范围中的波长的相对高功率处理射束(亦即，高于10w或大约10w)偏转。借由在剪切波teo2aod的「光学下游」提供透镜600及谐波转换模块120，由剪切波teo2aod输出的处理射束的波长可转换成在电磁波谱的uv范围中的波长。

在另一实例中，典型地用于eod的材料在ir中及(在一定程度上)在电磁波谱的可见光范围中而完全不在电磁波谱的uv范围中工作。借由在eod的「光学下游」提供透镜600及谐波转换模块120，由eod输出的处理射束的波长可转换成在电磁波谱的uv范围中的波长。

在另一实例中，晶体石英aod能够在电磁波谱的uv及ir范围中操作，且能够由石英aod产生的可分辨光点的数目在使用相同带宽及声学孔径大小时对于两个波长是相同的。然而，典型地与在电磁波谱的uv范围中相比更易于按比例调整在电磁波谱的ir范围中的过程射束的功率，且因此与运用具有在电磁波谱的uv范围中的波长的过程射束遇到的功率损耗相比，可更易于补偿在电磁波谱的ir范围中归因于石英aod的有限绕射效率的损耗功率，即使石英aod典型地在电磁波谱的uv范围中具有相对高绕射效率。因此，借由在石英aod的「光学下游」提供透镜600及谐波转换模块120，输入至石英aod的相对高功率过程射束的ir波长可由石英aod绕射(例如，以便被偏转，或以其他方式)，且经过绕射过程射束可接着转换成在电磁波谱的uv范围中的波长。

结论

前文说明本发明的具体实例及实例，且不应解释为对其的限制。虽然已参看图式描述几个特定具体实例及实例，熟习此项技术者将易于了解，对所揭示具体实例及实例以及其他具体实例的许多修改在不显著背离本发明的新颖教示及优点的情况下为可能的。因此，所有修改意欲包括于如申请专利范围中所界定的本发明的范畴内。举例而言，所属领域中具有通常知识者将了解，任何句子、段落、实例或具体实例的主题可与其他句子、段落、实例或具体实例中的一些或全部的主题组合，除非前述组合彼此互斥。本发明的范畴因此应由以下申请专利范围判定，且所述技术方案的等效物包括于本发明的范畴中。