总体上涉及激光系统，并且更具体地，涉及能够基于超快光纤激光器来生成深紫外(duv)波长范围内的激光以用于消毒和灭菌应用的激光系统。
背景技术：
1、消毒和灭菌对于限制病毒和感染在人类之间公共传播是必要的。当病毒或感染是致命的并且没有疫苗或治疗方法时，存在特殊需要。许多这些病毒通过包含病毒或微生物病原体的气溶胶或表面在人与人之间传播。即使化学消毒剂是用于杀死病原体的好方法，也需要使用持续的非化学消毒而不是谨慎消毒来遏制病毒的传播。
2、紫外(uv)光对于杀死微生物非常有效。遗憾的是，各种波长或波长带的紫外光可以对人体中的正常细胞产生有害影响。这些有害影响可以包括细胞损伤和dna突变，其有可能导致癌症或其他致命疾病。最近，在紫外线c(uvc)波段内并具有200至230纳米(nm)波长范围的一个紫外光波段由于小于1微米(μm)的非常小的穿透长度而被确定为对人类是安全的。微生物和病毒病原体仍然可以被这种光有效地消灭，但人类细胞却不能。
3、目前正在开发200至230nm范围内的uv灯和uv发光二极管(uv-led)以用于杀死病原体。这些非相干光源具有一些缺点。一方面，功率密度随着距源的距离而显著减小，这要求源更靠近消毒区域。这限制了可以使用这些源的应用及其有效性。此外，这些源具有非常短的使用寿命，这导致需要持续更换uv灯或led。这不仅不方便，而且如果灯或led性能下降且不再有效，还产生安全问题。
4、uv激光源具有高功率密度并且光是定向的。可以高速扫描激光源以提供适当的功率密度来消灭病原体。由于其固有的良好光束质量和低光束发散度，因此激光可以有效地传播通过很远的距离，以影响距激光源数十或数百米的表面和体积处的病原体。此外，当实现适当的激光设计时，激光源变得更加坚固，预期寿命也更长。遗憾的是，duv激光源的使用寿命没有其他波长的激光器长。此外，出于避免损坏组件的目的，还必须考虑特殊预防措施，包括在激光附近使用的材料。存在在uv波长范围内具有吸收性的许多材料，并且这些材料中的一种或多种材料的脱气可能覆盖光学器件，这可以导致激光组件的灾难性损坏。用于解决该问题的一种方法是限制所使用材料的类型并隔离激光晶体光学器件以避免损坏。即使采取预防措施，例如用诸如干燥空气、氮气、氩气或氦气之类的气体进行连续吹扫，这也是极难实现的。
技术实现思路
1、各方面和实施例涉及用于生成duv激光的方法和系统。
2、根据一个实施例，一种深紫外(duv)激光系统包括：光纤激光源，被配置为发射近红外基波波长的激光束，基波激光束被配置为具有小于400飞秒(fs)的脉冲持续时间的多个脉冲；非线性晶体组件，包括第一非线性晶体、第二非线性晶体和第三非线性晶体，并被配置为转换基波激光束以产生波长在200纳米(nm)至230nm范围内的五次谐波激光束；以及至少一个补偿板，设置在第一非线性晶体、第二非线性晶体和第三非线性晶体中的至少一个非线性晶体之前的至少一个位置中，并且被配置为使得通过至少一个补偿板传输的一对脉冲激光束在第一非线性晶体、第二非线性晶体和第三非线性晶体中的至少一个非线性晶体内在空间上和时间上重叠。
3、在一个示例中，duv激光系统还包括至少一个烘箱，每个烘箱被配置为调整至少一个补偿板的温度。在另一示例中，调整烘箱的温度以补偿一对脉冲激光束之间的时间延迟。在另一示例中，duv激光系统还包括控制器，该控制器被配置为基于从光纤激光源发射的激光束的强度值来控制温度。
4、在一个示例中，第一非线性晶体接收基波激光束，并被配置为转换基波激光束以发射二次谐波激光束和基波激光束；第二非线性晶体接收基波激光束和二次谐波激光束，并被配置为执行基波激光束和二次谐波激光束的和频混合以产生三次谐波激光束和二次谐波激光束；以及第三非线性晶体接收二次谐波激光束和三次谐波激光束，并被配置为执行二次谐波光束和三次谐波光束的和频混合以产生五次谐波激光束。
5、在一个示例中，至少一个补偿板包括设置在第一非线性晶体和第二非线性晶体之间的第一补偿板、以及设置在第二非线性晶体和第三非线性晶体之间的第二补偿板。
6、在一个示例中，duv激光系统还包括位于第一补偿器板和第二非线性晶体之间的半波片。
7、在一个示例中，第二非线性晶体是lbo的i型晶体。
8、在一个示例中，第二非线性晶体是lbo的ii型晶体。
9、在一个示例中，duv激光系统还包括位于第二补偿器板和第三非线性晶体之间的半波片。
10、在一个示例中，第一非线性晶体、第二非线性晶体和第三非线性晶体分别包括lbo、lbo和bbo。
11、在一个示例中，至少一个补偿板包括设置在第一非线性晶体之前的位置中的第一补偿板、以及设置在第二非线性晶体和第三非线性晶体之间的第二补偿板。
12、在一个示例中，duv激光系统还包括设置在第一补偿板之前的位置中的半波片。
13、在一个示例中，第二非线性晶体是lbo的i型晶体。
14、在一个示例中，duv激光系统还包括位于第一非线性晶体上游的至少一个伸缩透镜，其中，至少一个伸缩透镜被配置为使得入射在至少一个伸缩透镜上的光束作为第一直径的光束进入至少一个伸缩透镜并且作为第二直径的光束从至少一个伸缩透镜离开。在另一示例中，至少一个伸缩透镜包括一对伸缩透镜。
15、在一个示例中，第一非线性晶体被配置为接收基波激光束并转换基波激光束以发射二次谐波激光束和基波激光束，第二非线性晶体被配置为转换二次谐波激光束以产生四次谐波激光束，以及第三非线性晶体被配置为接收基波激光束和四次谐波激光束并执行基波激光束和四次谐波激光束的和频混合以产生五次谐波激光束。
16、在一个示例中，至少一个补偿板设置在第一非线性晶体和第二非线性晶体之间。
17、在一个示例中，第一非线性晶体、第二非线性晶体和第三非线性晶体分别包括lbo、bbo和bbo。
18、在一个示例中，duv激光系统还包括用于调整非线性晶体组件的非线性晶体的温度的至少一个烘箱。在一个示例中，调整非线性晶体的温度，使得非线性晶体处于最佳温度，在最佳温度下由至少一个非线性晶体的晶体材料进行的非线性多光子吸收被最小化。在另一示例中，至少一个烘箱被配置为加热到10℃至500℃范围内的温度。
19、在一个示例中，五次谐波激光束具有约206nm的波长。
20、在一个示例中，基波激光束是宽带激光束。在另一示例中，基波激光束具有至少2.8nm的带宽。
21、在一个示例中，至少一个补偿板由lbo制成。
22、在一个示例中，五次谐波激光束具有至少1瓦特(w)的平均输出功率。
23、在一个示例中，光纤激光源包括被配置用于啁啾脉冲放大的锁模光纤激光器和啁啾脉冲放大器，该啁啾脉冲放大器包括脉冲展宽器和脉冲压缩器。
24、根据另一实施例，一种用于生成深紫外(duv)激光的方法包括：在光纤激光源中生成近红外基波波长且脉冲持续时间小于400飞秒(fs)的激光束；引导基波激光束通过非线性晶体组件，该非线性晶体组件包括第一非线性晶体、第二非线性晶体和第三非线性晶体，并被配置为将基波激光束转换为波长在200纳米(nm)至230nm范围内的五次谐波激光束；以及将至少一个补偿板设置在第一非线性晶体、第二非线性晶体和第三非线性晶体中的至少一个非线性晶体之前的至少一个位置中，该至少一个补偿板被配置为使得通过至少一个补偿板传输的一对脉冲激光束在第一非线性晶体、第二非线性晶体和第三非线性晶体中的至少一个非线性晶体内在空间上和时间上重叠。
25、在一个示例中，该方法还包括将至少一个补偿板定位在烘箱中，该烘箱被配置为调整至少一个补偿板的温度。
26、在一个示例中，该方法还包括提供烘箱。
27、在一个示例中，该方法还包括控制烘箱，使得至少一个补偿板的温度补偿一对脉冲激光束之间的时间延迟。
28、在一个示例中，该方法还包括将半波片设置在非线性晶体组件的第一晶体、第二晶体和第三晶体中的至少一个晶体之前的位置中。
29、在一个示例中，该方法还包括将一对伸缩透镜设置在第一非线性晶体之前的位置中。
30、在一个示例中，五次谐波激光束具有206nm的波长和至少1瓦特(w)的平均输出功率。
31、在一个示例中，该方法还包括提供至少一个补偿板。
32、在一个示例中，至少一个补偿板由lbo制成。
33、在一个示例中，该方法还包括提供非线性晶体组件。
34、在一个示例中，该方法还包括提供光纤激光源，其中，光纤激光源包括被配置用于啁啾脉冲放大的锁模光纤激光器和啁啾脉冲放大器，该啁啾脉冲放大器包括脉冲展宽器和脉冲压缩器。
35、在一个示例中，该方法还包括将第一非线性晶体、第二非线性晶体和第三非线性晶体中的至少一个非线性晶体定位在烘箱中，该烘箱被配置为调整至少一个非线性晶体的温度。
36、在一个示例中，该方法还包括控制烘箱，使得至少一个非线性晶体的温度处于最佳温度，在最佳温度下由至少一个非线性晶体的晶体材料进行的非线性多光子吸收被最小化。
37、在一个示例中，该方法还包括控制烘箱以加热到10℃至500℃范
38、围内的温度。
39、在一个示例中，该方法还包括用五次谐波激光束照射微生物病原体或病毒病原体中的至少一种。
40、根据另一实施例，一种深紫外(duv)激光系统，包括：光纤激光源，被配置为发射近红外基波波长的激光束，其中，基波激光束是宽带激光束，并被配置为具有小于400飞秒(fs)的脉冲持续时间的多个脉冲；以及非线性晶体组件，包括第一非线性晶体、第二非线性晶体和第三非线性晶体，并被配置为转换基波激光束以产生波长在200纳米(nm)至230nm范围内的五次谐波激光束。
41、在一个示例中，基波激光束具有至少2.8nm的带宽。
42、在一个示例中，五次谐波激光束具有至少1瓦特(w)的平均输出功率。
43、在一个示例中，五次谐波激光束具有约206nm的波长。
44、在一个示例中，光纤激光源包括被配置用于啁啾脉冲放大的锁模光纤激光器和啁啾脉冲放大器，该啁啾脉冲放大器包括脉冲展宽器和脉冲压缩器。
45、下面详细讨论另外的其他方面、实施例以及这些示例方面和实施例的优点。此外，应当理解，前述信息和下面的详细描述仅是各个方面和实施例的说明性示例，并且旨在提供用于理解所要求保护的方面和实施例的性质和特征的概述或框架。本文公开的实施例可以与其他实施例组合，并且对“实施例”、“示例”、“一些实施例”、“一些示例”、“替代实施例”、“各种实施例”、“一个实施例”、“至少一个实施例”、“该实施例和其他实施例”、“某些实施例”等的引用不一定是相互排斥的，并且旨在指示所描述的特定特征、结构或特性可以包括在至少一个实施例中。本文中这些术语的出现不一定都指代相同的实施例。