一種單縱模連續(xù)波光參量振蕩器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及激光技術(shù)領(lǐng)域，油漆涉及一種光參量振蕩器。
【背景技術(shù)】
[0002]1961年Franken等人在光波段觀察到二次諧波不久，1962年Armstrong、Kingston、Kroll、Akhmanov和Khokhlov分別提出了光參量放大和產(chǎn)生可調(diào)諧光的建議；1965年C.C.Wang和Racette首次在試驗(yàn)中觀察到了三波非線性過程中的參量增益，同年美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的J.A.G1rdmaine和R.C.Mi I Ier用Q開關(guān)多模Nd: 6&103激光通過LiNbO 3晶體，獲得了 0.97-1.15 μ m的參量信號(hào)輸出。之后，世界各國(guó)都展開了對(duì)參量振蕩器的研宄。在20世紀(jì)70年代中期，有Chromatix公司生產(chǎn)了第一臺(tái)商品化的光參量振蕩器(OpticalParametric Oscillator,簡(jiǎn)稱 ΟΡΟ)。
[0003]OPO的發(fā)展與非線性頻率轉(zhuǎn)換晶體的研宄發(fā)展有著密不可分的關(guān)系。由于缺乏優(yōu)質(zhì)的非線性晶體，0Ρ0的研宄在20世紀(jì)70年代中后期和20世紀(jì)80年代初期基本陷于停滯狀態(tài)。20世紀(jì)80年代中后期，隨著透明范圍寬、損傷閾值商、有效非線性系數(shù)大及大尺寸的非線性新型晶體KTP、LB0, BBO等的出現(xiàn)，人們對(duì)0Ρ0的研宄又進(jìn)入一個(gè)高潮。而前些年迅速發(fā)展起來的光學(xué)超晶格材料技術(shù)，為人們呈現(xiàn)了一種全新的準(zhǔn)相位匹配(Quasi PhaseMatch, QPM)晶體，有操作簡(jiǎn)單、高增益、低損耗等優(yōu)點(diǎn)，還由于其高度非線性和群速色散可以實(shí)現(xiàn)光脈沖壓縮這極大地推動(dòng)了參量變換技術(shù)的發(fā)展，使0P0成為可調(diào)諧激光的主流，是實(shí)現(xiàn)可調(diào)諧激光輸出的有效技術(shù)手段。
[0004]隨著近年來連續(xù)波光纖激光器的發(fā)展，使得連續(xù)波激光的功率可以到數(shù)千瓦，發(fā)展連續(xù)波光參量振蕩器的條件已經(jīng)成熟，它將廣泛應(yīng)用于痕量探測(cè)，環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。但由于非線性光學(xué)轉(zhuǎn)換依賴較強(qiáng)的光功率密度，所以0P0 —般是在飛秒、皮秒、納秒等短脈沖高功率密度的體系中實(shí)現(xiàn)，很少有連續(xù)波0P0實(shí)現(xiàn)的例子。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]為了克服傳統(tǒng)光參量振蕩器存在的上述問題，本實(shí)用新型提供了一種使用單縱模連續(xù)光作為泵浦源、輸出單縱模紅外激光的光參量振蕩器。
[0006]本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是:一種單縱模連續(xù)波光參量振蕩器，由平凹鏡5、9、反射鏡13、15和非線性晶體6組成蝶形振蕩腔，非線性晶體6安裝于平凹鏡5和平凹鏡9之間，平凹鏡5前部依次設(shè)有半波片3和凸透鏡4，平凹鏡9后側(cè)依次設(shè)有凸透鏡10、分束鏡11和反射鏡17。
[0007]所述非線性晶體6上設(shè)有溫度控制器7和位置控制器8。
[0008]所述非線性晶體6為條形多周期非線性晶體。
[0009]所述半波片3前部設(shè)有光纖準(zhǔn)直器I。
[0010]本實(shí)用新型的光參量振蕩器使用單縱模連續(xù)光作為泵浦源，輸出單縱模紅外激光；使用單共振蝶形腔設(shè)計(jì)，使信號(hào)光或者閑散光在腔內(nèi)多次循環(huán)增強(qiáng)；并使用一塊較長(zhǎng)準(zhǔn)相位匹配晶體來壓縮增益包絡(luò)，來獲得單縱模輸出；通過控制非線性晶體的溫度和周期或者泵浦光的波長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)輸出紅外光波長(zhǎng)的連續(xù)可調(diào)；可同時(shí)輸出泵浦光、信號(hào)光和閑散光。
【附圖說明】
[0011]圖1是本實(shí)用新型單縱模連續(xù)波光參量振蕩器原理圖。
[0012]圖2是本實(shí)用新型單縱模連續(xù)波光參量振蕩器俯視結(jié)構(gòu)圖。
[0013]圖3是本實(shí)用新型單縱模連續(xù)波光參量振蕩器立體結(jié)構(gòu)圖。
[0014]圖中:1、光纖準(zhǔn)直器，2、泵浦光，3、半波片，4、凸透鏡，5、平凹鏡，6、非線性晶體，7、溫度控制器，8、位置控制器，9、平凹鏡，10、凸透鏡，11、分束鏡，12、輸出光，13、反射鏡，14、震蕩光，15、反射鏡，16、振蕩輸出光，17、反射鏡，18、輸出泵浦光。
【具體實(shí)施方式】
[0015]本實(shí)用新型的單縱模連續(xù)波光參量振蕩器原理和結(jié)構(gòu)如圖1-3所示，由平凹鏡5、9、反射鏡13、15和非線性晶體6組成蝶形振蕩腔，非線性晶體6安裝于平凹鏡5和平凹鏡9之間，非線性晶體6用于與信號(hào)光非線性作用而產(chǎn)生信號(hào)光和閑散光的準(zhǔn)相位匹配晶體，多周期結(jié)構(gòu)，通常為摻雜MgO的PPLN晶體，該光參量振蕩器中的晶體沿著泵浦光傳播方向較長(zhǎng)，通常為4cm以上，用于壓縮增益包絡(luò)。非線性晶體6上設(shè)有溫度控制器7和位置控制器8，溫度控制器7用于控制非線性晶體的溫度，要求溫度穩(wěn)定在0.0l0C ;并可以實(shí)現(xiàn)在20~200°C內(nèi)的調(diào)節(jié)；位置控制器8可以實(shí)現(xiàn)晶體在沿著泵浦光方向的左右、高低、和擺角三個(gè)維度的調(diào)節(jié)，左右和擺角的調(diào)節(jié)可以使晶體和泵浦光高度重合，而高低的調(diào)節(jié)可用于改變晶體周期來改變波長(zhǎng)。平凹鏡5前部依次設(shè)有半波片3和凸透鏡4，半波片3針對(duì)于泵浦光的半波片，用于改變泵浦光的偏振，使泵浦光與腔體中的晶體偏振要求相匹配；凸透鏡4用于將泵浦光聚焦，使得泵浦光在非線性晶體中有數(shù)十微米直徑的橫截面，提高泵浦光功率密度；半波片3前部設(shè)有光纖準(zhǔn)直器1，光纖準(zhǔn)直器I用于將引入泵浦光的光纖頭固定，光參量振蕩器的連續(xù)波泵浦光2用于與震蕩腔中的非線性晶體作用產(chǎn)生信號(hào)光和閑散光，通常來自于光纖激光器、二極管激光器等，可具備一定的調(diào)諧能力；平凹鏡9后側(cè)依次設(shè)有凸透鏡10、分束鏡11和反射鏡17，凸透鏡10將共振腔中最終輸出的發(fā)散的信號(hào)光或閑散光轉(zhuǎn)化為平行光。分束鏡11使最終輸出的信號(hào)光或閑散光透射，而將殘余的泵浦光反射入廢光收集器。平凹鏡5和平凹鏡9是腔鏡之一，平面對(duì)泵浦光高度透過，而另一面為凹面，用于構(gòu)成穩(wěn)定腔，當(dāng)需要光參量振蕩器最終輸出閑散光時(shí)，凹面對(duì)泵浦光高度透過，對(duì)信號(hào)光高度反射，對(duì)閑散光高度透過，而當(dāng)需要光參量振蕩器最終輸出信號(hào)光時(shí)，凹面對(duì)泵浦光高度透過，對(duì)信號(hào)光高度透過，對(duì)閑散光高度反射。輸出光12為光參量振蕩器最終輸出的信號(hào)光或閑散光。反射鏡13為腔鏡之一，當(dāng)需要光參量振蕩器最終輸出閑散光時(shí)，它高度反射信號(hào)光，而當(dāng)需要光參量振蕩器最終輸出信號(hào)光時(shí)，它高度反射閑散光。振蕩光14為振蕩腔內(nèi)增強(qiáng)的信號(hào)光或者閑散光，它取決于腔鏡的鍍膜。反射鏡15為腔鏡之一，當(dāng)需要光參量振蕩器最終輸出閑散光時(shí)，它高度反射信號(hào)光，而當(dāng)需要光參量振蕩器最終輸出信號(hào)光時(shí)，它高度反射閑散光；它的反射率低于反射鏡13。振蕩輸出光16為當(dāng)輸出光12為信號(hào)光時(shí)，振蕩輸出光為閑散光，當(dāng)當(dāng)輸出光12為閑散光時(shí)，振蕩輸出光為信號(hào)光。反射鏡17高度反射泵浦光，將剩余泵浦光輸出。輸出泵浦光18在腔內(nèi)與非線性晶體作用后剩余的泵浦光作為輸出。
[0016]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，如圖1所示，當(dāng)直徑為3mm，能量為1W波長(zhǎng)為1064nm的單模泵浦光2射入光參量振蕩器之后，首先由半波片3改變偏振；然后由鍍1064nm增透膜的凸透鏡將泵浦光聚焦；被調(diào)節(jié)好偏振和大小的振蕩光攝入由平凹鏡5、平凹鏡9、反射鏡13、反射鏡15以及非線性晶體6組成的振蕩腔；此實(shí)施例中的非線性晶體為周期長(zhǎng)度為28.5-31.5 ym的六周期PPLN晶體，它沿著泵浦光傳播方向長(zhǎng)50mm，截面寬0.5mm，小周期高度為0.5mm ;泵浦光在振蕩腔中與PPLN晶體作用，產(chǎn)生1.3~2.1ym的信號(hào)光和2.1~4.7ym的閑散光；當(dāng)需要從振蕩腔輸出閑散光時(shí)，凹鏡
5、平凹鏡9、反射鏡13、反射鏡15鍍膜對(duì)1.2-2.1 μ m的信號(hào)光高度反射，使得信號(hào)光在振蕩腔中多次循環(huán)不斷增強(qiáng)，從而進(jìn)一步提升非線性轉(zhuǎn)化效率；而閑散光則和泵浦光則透過平凹鏡9直接輸出；從振蕩腔中輸出的發(fā)散的閑散光和泵浦光先經(jīng)過凸透鏡10轉(zhuǎn)變?yōu)槠叫泄?，之后再由高度反射泵浦光的分束鏡11和反射鏡17將泵浦光和閑散光最終分別輸出；同時(shí)，在振蕩腔中由于凹鏡5、平凹鏡9、反射鏡13、反射鏡15對(duì)信號(hào)光都高度反射，信號(hào)光在振蕩腔中會(huì)不斷增強(qiáng)，但同時(shí)信號(hào)光也會(huì)從腔鏡射出造成損耗，最終當(dāng)損耗和增強(qiáng)相等時(shí)達(dá)到平衡，最終會(huì)得到從反射鏡15射出振蕩輸出光16 ;最終輸出光12的波長(zhǎng)的調(diào)節(jié)可以通過改變非線性晶體6的溫度和周期，以及泵浦光2的波長(zhǎng)來實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)在1.3-4.7 ym范圍內(nèi)的輸出。
[0017]本實(shí)用新型利用長(zhǎng)條形非線性晶體來壓縮增益包絡(luò)，獲得單縱模輸出，避免使用腔內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)具等部件，降低了起振閾值，提高了輸出能量；利用多周期非線性晶體，可以通過改變晶體的周期擴(kuò)展輸出激光的光譜范圍；可以同時(shí)輸出泵浦光、信號(hào)光和閑散光；可以通過改變泵浦光的波長(zhǎng)來直接調(diào)節(jié)輸出光的波長(zhǎng)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種單縱模連續(xù)波光參量振蕩器，其特征在于:由平凹鏡(5、9)、反射鏡(13、15)和非線性晶體(6)組成蝶形振蕩腔，非線性晶體(6)安裝于平凹鏡(5)和平凹鏡(9)之間，平凹鏡(5)前部依次設(shè)有半波片(3)和凸透鏡(4)，平凹鏡(9)后側(cè)依次設(shè)有凸透鏡(10)、分束鏡(11)和反射鏡(17)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單縱模連續(xù)波光參量振蕩器，其特征在于:所述非線性晶體(6)上設(shè)有溫度控制器(7)和位置控制器(8)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種單縱模連續(xù)波光參量振蕩器，其特征在于:所述非線性晶體(6)為條形多周期非線性晶體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單縱模連續(xù)波光參量振蕩器，其特征在于:所述半波片(3)前部設(shè)有光纖準(zhǔn)直器(I)。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種單縱模連續(xù)波光參量振蕩器，由平凹鏡（5、9）、反射鏡（13、15）和非線性晶體（6）組成蝶形振蕩腔，非線性晶體（6）安裝于平凹鏡（5）和平凹鏡（9）之間，平凹鏡（5）前部依次設(shè)有半波片（3）和凸透鏡（4），平凹鏡（9）后側(cè)依次設(shè)有凸透鏡（10）、分束鏡（11）和反射鏡（17）。本實(shí)用新型的光參量振蕩器使用單縱模連續(xù)光作為泵浦源，輸出單縱模紅外激光；使用單共振蝶形腔設(shè)計(jì)，使信號(hào)光或者閑散光在腔內(nèi)多次循環(huán)增強(qiáng)；并使用一塊較長(zhǎng)準(zhǔn)相位匹配晶體來壓縮增益包絡(luò)，來獲得單縱模輸出；通過控制非線性晶體的溫度和周期或者泵浦光的波長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)輸出紅外光波長(zhǎng)的連續(xù)可調(diào)；可同時(shí)輸出泵浦光、信號(hào)光和閑散光。
【IPC分類】H01S3-091, H01S3-108
【公開號(hào)】CN204517147
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520204668
【發(fā)明人】陳國(guó)仁
【申請(qǐng)人】大連華揚(yáng)科技有限公司
【公開日】2015年7月29日
【申請(qǐng)日】2015年4月8日