CN102064462B

CN102064462B - 宽调谐范围双波长输出光参量振荡器

Info

Publication number: CN102064462B
Application number: CN2009102378466A
Authority: CN
Inventors: 熊波; 李晋闽; 林学春; 侯玮; 郭林; 赵伟芳; 马建立; 张树宝
Original assignee: Institute of Semiconductors of CAS
Current assignee: Institute of Semiconductors of CAS
Priority date: 2009-11-11
Filing date: 2009-11-11
Publication date: 2012-08-08
Anticipated expiration: 2029-11-11
Also published as: CN102064462A

Abstract

一种宽调谐范围双波长输出光参量振荡器，包括：泵浦源、光学耦合透镜组、平面输入镜、周期极化非线性晶体、控温炉和垂直双臂输出镜；垂直双臂输出镜由两个互相垂直的平面镜构成；周期极化非线性晶体的外部套置控温炉，形成控温非线性晶体；所述平面输入镜和垂直双臂输出镜构成光参量振荡器的振荡腔；上述结构依次排列于同一光路上；泵浦源发出的泵浦光经光学耦合透镜组聚焦再从平面输入镜透射后，先入射到周期极化非线性晶体的某一周期上产生某一波长第一闲频光；剩余泵浦光经垂直双臂输出镜反射后，再入射到周期极化非线性晶体的另一周期上产生另一波长的第二闲频光，由此获得双波长输出，构成双波长输出光参量振荡器。

Description

宽调谐范围双波长输出光参量振荡器

技术领域

本发明涉及一种光学器件，尤其涉及一种宽调谐范围双波长输出光参量振荡器

背景技术

太赫兹(0.1-10THz)技术在物体成像、环境监测、射电天文、卫星通信和军用雷达方面具有重大科学价值和广阔应用前景。光参量振荡器产生双波长激光输出后再利用非线性差频(DFG)过程是获得太赫兹波的一种重要手段，该方法的优点是没有阈值、实验设备简单、容易实现差频转换等优点。这种方法的关键是要获得波长相近的双波长激光，目前光参量振荡器产生双波长激光输出有如下几种常用方法，但这些方法各自都有自身缺点：

(1)工作在简并点附近的光学参量振荡器，但该方法获得的简并点附近的双波长激光光谱线宽太宽；

(2)利用双非线性晶体实现双信号光运转的光学参量振荡器，但该方法使用双非线性晶体造成光学系统复杂，不便于光路调节；

(3)利用双重周期极化晶体实现双信号光运转的光学参量振荡器，但该方法中晶体极化周期已经确定，不能使用周期调谐方法，波长调谐范围窄；

(4)利用非周期极化晶体实现双信号光运转的光学参量振荡器：申请号为2004b10014484.6，名称为“非周期极化晶体双波长光学参量振荡器产生太赫兹的装置”的专利，在光学参量振荡器中利用非周期极化晶体实现双信号光运转，通过DFG过程获得频率范围为1.19-1.45THz太赫兹波。该发明的优点在于装置易于组建，产生的太赫兹无阈值，且转换效率高，便于光路调节。但非周期极化晶体制备工艺复杂，且不能使用周期调谐方式，波长调谐范围窄，调谐速率慢；

(5)使用两束激光分别通过多周期极化晶体的两个不同周期实现双信号光运转的光学参量产生器：Pu Zhao等人发表在J.Opt.A：PureAppl.Opt.(vol(9)，2007：235-238)上的文章使用声光分束器将泵浦激光分为两束激光后，分别通过多周期极化PPLN晶体两个不同极化周期产生双波长信号光输出。该方法中泵浦光单次通过PPLN晶体，只具有单程增益，激光输出功率受到限制。

发明内容

为了解决背景技术中的问题，本发明的目的是要提供一种调谐范围宽、输出功率高、装置结构简单紧凑、光路易于调节的宽调谐范围双波长输出光参量振荡器。

本发明提供一种宽调谐范围双波长输出光参量振荡器，包括：

泵浦源、光学耦合透镜组、平面输入镜、周期极化非线性晶体、控温炉和垂直双臂输出镜；所述垂直双臂输出镜由两个互相垂直的平面镜构成；所述周期极化非线性晶体的外部套置控温炉，形成控温非线性晶体；所述平面输入镜和垂直双臂输出镜构成光参量振荡器的振荡腔；

其中该泵浦源、光学耦合透镜组、平面输入镜、控温非线性晶体和垂直双臂输出镜依次排列于同一光路上；

其中泵浦源发出的泵浦光经光学耦合透镜组聚焦再从平面输入镜透射后，先入射到周期极化非线性晶体的某一周期上产生某一波长的第一闲频光，第一闲频光由垂直双臂输出镜的上臂透射出去；剩余泵浦光经垂直双臂输出镜反射后，再入射到周期极化非线性晶体的另一周期上产生另一波长的第二闲频光，第二闲频光经平面输入镜反射后再由垂直双臂输出镜的下臂透射出去，由此获得双波长输出，构成双波长输出光参量振荡器。

本发明的优点在于双波长闲频光的输出波长调谐范围宽、输出功率高，整套装置结构简单紧凑，光路易于调节。

附图说明：

为进一步说明本发明的具体技术内容，以下结合实施例及附图详细说明如后，其中：

图1是本发明宽调谐范围双波长输出光参量振荡器的示意图；

图2是本发明使用端泵激光晶体的泵浦源的示意图；

图3是本发明温度调谐结果的理论计算曲线的示意图；

图4a、图4b是本发明周期调谐过程的示意图；

图5是本发明周期调谐结果的理论计算曲线的示意图；

图6a、图6b是本发明腔镜调谐过程的示意图；

图7是本发明腔镜调谐结果的理论计算曲线的示意图；

图8是本发明使用多周期极化非线性晶体和直角全反射棱镜的示意图；

图9是本发明使用侧泵激光头的泵浦源的示意图。

具体实施方式

请参见图1、图2、图8和图9所示，本发明一种宽调谐范围双波长输出光参量振荡器，目的在于使泵浦光先后通过周期极化非线性晶体14的两个不同极化周期，泵浦光先后与两个不同的极化周期作用后获得双波长闲频光输出。本发明包括：

泵浦源11，所述的泵浦源是使用端泵激光晶体24或侧泵激光头92构成，所述的泵浦源的波长是1064nm或532nm；

光学耦合透镜组12，所述的光学耦合透镜组12将泵浦光耦合进周期极化非线性晶体14；

平面输入镜13，所述的平面输入镜13的材料为石英(JGS1)；其表面镀对泵浦光高透射率和对信号光、闲频光高反射率膜，其中高透射率T为97.2％1.064μm，高反射率R＞99.7％1.3-1.6μm&R＞98.2％3.6-4.8μm。

周期极化非线性晶体14，所述的周期极化非线性晶体14，其尺寸为30mm×13mm×1mm，其极化结构为扇形周期极化结构，极化周期从26.9-29.5μm连续变化，该周期极化非线性晶体14两端面镀对信号光、闲频光和泵浦光减反射率膜，其中减反射率R＜1％1.3-1.6μm&R＜1.5％3.3-4.8μm&R＜2％1.064μm。所述的周期极化非线性晶体14的材料是PPLN、PPLT、PPKTP、PPKTA、PPRTA、MgO:PPLN或MgO:PPLT；所述的非线性晶体的极化结构是扇形周期极化结构或多周期极化结构；

控温炉15，所述的控温炉15用来控制周期极化非线性晶体14的工作温度，控制精度为±0.1℃；周期极化非线性晶体14的外部套置控温炉15，形成控温非线性晶体100；

垂直双臂输出镜16，所述的垂直双臂输出镜16由两个互相垂直的平面镜构成，两个平面镜是垂直双臂输出镜16的双臂；所述的垂直双臂输出镜16的材料为CaF₂；所述的垂直双臂输出镜16的表面镀对泵浦光、信号光高反射率和对闲频光高透射率膜，其中高反射率R＞98.7％1.064μm&R＞98.7％1.3-1.6μm，高透射率T＞95.7％3.6-4.8μm，皆为45°入射角。所述的垂直双臂输出镜16与平面输入镜13组成光参量振荡器的振荡腔；所述的光参量振荡器的振荡腔或是由平面输入镜83、平面输出镜86和直角全反射棱镜87构成。

其中泵浦源11、光学耦合透镜组12、平面输入镜13、控温非线性晶体100和垂直双臂输出镜16依次排列于同一光路上；

其中泵浦源11发出的泵浦光经光学耦合透镜组12聚焦再从平面输入镜13透射后，先入射到周期极化非线性晶体14的某一周期上产生第一闲频光I1，第一闲频光I1由垂直双臂输出镜16上臂透射出去；剩余泵浦光经垂直双臂输出镜16反射后，入射到周期极化非线性晶体14的另一周期上产生第二闲频光I2，第二闲频光I2经平面输入镜13反射后再由垂直双臂输出镜16的下臂透射出去，由此获得双波长输出构成双波长输出光参量振荡器。

其中第一闲频光I1和第二闲频光I2的波长调谐方式是通过改变周期极化非线性晶体14的温度实现温度调谐，或通过平移控温非线性晶体100实现周期调谐，或通过平移垂直双臂输出镜16实现腔镜调谐。

其中光参量振荡器的振荡腔是以信号光作为振荡光而输出双波长闲频光，信号光在光参量振荡器的振荡腔内沿U形路径往返振荡；或是以闲频光作为振荡光而输出双波长信号光，闲频光在光参量振荡器的振荡腔内沿U形路径往返振荡。

实施例1：

请参见图1和图2所示。各光学器件的具体参数如下：半导体激光器21在25℃时中心波长808nm，光纤芯径为400μm，数值孔径为0.22，自带温度控制和冷却系统。光学耦合系统23为1∶1耦合系统，把光纤22输出的808nm激光耦合进Nd:YVO₄晶体24，聚焦光斑直径为400μm。1064nm激光腔采用结构简单的平-平腔结构，半导体激光器21输出的808nm激光经过耦合系统23后泵浦Nd:YVO₄晶体24，Nd:YVO₄晶体24前端面镀HT808nm&HR1064nm薄膜，作为1064nm激光谐振腔的输入镜，后端面镀HT808nm&1064nm薄膜，Nd:YVO₄晶体24尺寸3×3×10mm3，掺杂浓度为0.3atm％，采用恒温水冷机将温度控制在18℃。为了获得脉冲激光输出，腔内加入声光Q开关25，重复频率1-50kHz可调。输出耦合镜26对1064nm的透过率为10％，腔长约为100mm。

光参量振荡器的振荡腔由平面输入镜13和垂直双臂输出镜16组成，两者空间距离约为50mm。平面输入镜13材料为石英(JGS1)，表面镀对泵浦光高透射率(T＝97.2％1.064μm)和对信号光、闲频光高反射率膜(R＞99.7％1.3-1.6μm&R＞98.2％3.6-4.8μm)(垂直入射条件)，垂直双臂输出镜16材料为CaF₂，表面镀对泵浦光、信号光高反射率(R＝98.7％1.064μm&R＞98.7％1.3-1.6μm)和对闲频光高透射率膜(T＞95.7％3.6-4.8μm)(45°角入射条件)。这样，光参量振荡器的振荡腔对信号光单谐振。在平面输入镜13和双臂垂直输出镜16之间设置的周期极化非线性晶体14的材料为MgO:PPLN，其尺寸为30mm(长)×13mm(宽)×1mm(厚)，其极化结构为扇形周期极化结构，极化周期从26.9-29.5μm连续变化，周期极化非线性晶体14两端面镀对信号光、闲频光和泵浦光减反射率膜(R＜1％1.3-1.6μm&R＜1.5％3.3-4.8μm&R＜2％1.064μm)。周期极化非线性晶体14工作温度由控温炉15控制，工作温度范围为20-200℃，控温炉15采用Pt 100作为温度传感器，控制精度为±0.1℃。

下面为了叙述方便，在周期极化非线性晶体14端面宽度方向加上均匀刻度(如图1所示)，刻度范围为0-13mm，其中0mm刻度对应极化周期26.9μm处，13mm刻度对应极化周期29.5μm处，刻度与周期极化非线性晶体14同步移动；谐振腔右端加上坐标轴，X轴方向沿周期极化非线性晶体14的长度方向，Y轴方向沿周期极化非线性晶体14的宽度方向，Y轴坐标值范围为0-13mm，坐标轴固定不动。

1064nm泵浦光从平面输入镜13透射后，先入射到周期极化非线性晶体14某一周期上，产生第一闲频光I1，第一闲频光I1从垂直双臂输出镜16上臂透射出去；剩余泵浦光再经垂直双臂输出镜16反射后，入射到周期极化非线性晶体14另一周期，产生第二闲频光I2，第二闲频光I2经平面输入镜13反射后由垂直双臂输出镜16下臂透射出去。为了保证泵浦光经过垂直双臂输出镜16反射进入周期极化非线性晶体14的另一周期后具有足够的功率密度，泵浦光聚焦在周期极化非线性晶体14另一周期沿X轴方向的中心，光斑半径约为100μm。

温度调谐过程中，如图1所示，保持平面输入镜13中心、周期极化非线性晶体14沿Y轴方向中心和垂直双臂输出镜16中心都在Y＝6.5mm直线(图中虚线)上，周期极化非线性晶体14初始温度为20℃。泵浦光从平面输入镜13透射后，入射到周期极化非线性晶体14宽度方向5.5mm刻度位置处(对应极化周期28.0μm)，产生第一闲频光I1波长为4.352μm，泵浦光经垂直双臂输出镜16反射后，入射到周期极化非线性晶体14宽度方向7.5mm刻度位置处(对应极化周期28.4μm)，产生的第二闲频光I2波长为4.219μm，第一闲频光I1和第二闲频光I2双波长间隔为133nm，若对该双波长闲频光使用差频过程可以获得频率为2.173THz的信号。当周期极化非线性晶体14温度为200℃时，产生的第一闲频光I1和第二闲频光I2的波长分别为4.135μm和3.992μm，双波长间隔为143nm，若对该双波长闲频光使用差频过程可以获得频率为2.599THz的信号。当周期极化非线性晶体14的温度从20℃连续变化到200℃时，第一闲频光I1波长从4.352μm连续变化到4.135μm，第二闲频光I2波长从4.219μm连续变化到3.992μm，第一闲频光I1和第二闲频光I2的双波长间隔从133nm变化到143nm，理论计算结果如图3所示。若使用差频过程可以获得太赫兹信号频率变化的相应范围为2.173-2.599THz。

周期调谐过程中，如图4a所示，保持平面输入镜43、双臂垂直输出镜46中心在Y＝6.5直线上，保持泵浦光入射位置在Y＝5.5直线上，保持周期极化非线性晶体44工作温度为20℃。沿平行于Y轴方向平移控温非线性晶体400，改变与泵浦光发生相互作用的周期极化非线性晶体44的极化周期。当泵浦光从周期极化非线性晶体44宽度方向0.5mm刻度位置处入射时，参与相互作用的周期极化非线性晶体44极化周期为27.0μm，产生第一闲频光I1波长为4.672μm；剩余泵浦光经垂直双臂输出镜46反射后，入射至周期极化非线性晶体44宽度方向2.5mm刻度位置处，参与相互作用的周期极化非线性晶体44极化周期为27.4μm，产生第二闲频光I2波长为4.546μm，第一闲频光I1和第二闲频光I2双波长间隔为126nm，若对该双波长闲频光使用差频过程可以获得频率为1.780THz的信号。如图4b所示，平移控温非线性晶体400′后，当泵浦光从周期极化非线性晶体44′宽度方向10.5mm刻度位置处入射时，参与相互作用的周期极化非线性晶体44′极化周期为29.0μm，产生第一闲频光I1波长为4.015μm，剩余泵浦光经垂直双臂输出镜46′反射后，入射至周期极化非线性晶体44′宽度方向12.5mm刻度位置处，参与相互作用的周期极化非线性晶体44′极化周期为29.4μm，产生第二闲频光I2波长为3.873μm，第一闲频光I1和第二闲频光I2双波长间隔为142nm，若对该双波长闲频光使用差频过程可以获得频率为2.740THz信号。沿Y轴方向平移控温非线性晶体400′，当泵浦光入射位置从周期极化非线性晶体44′宽度方向0.5mm刻度位置变化至10.5mm刻度位置时，第一闲频光I1的波长变化范围为4.672-4.015μm，第二闲频光I2的波长变化范围为4.546-3.873μm，闲频光双波长间隔变化范围为126-142nm，理论计算结果如图5所示。若使用差频过程可以获得太赫兹信号频率变化的相应范围为1.780-2.740THz。

腔镜调谐过程中，如图6a所示，保持平面输入镜66和周期极化非线性晶体64的Y轴方向中心在Y＝6.5直线上，保持周期极化非线性晶体64工作温度为20℃，保持泵浦光从Y＝0.5mm直线(对应周期极化非线性晶体64宽度方向0.5mm刻度位置处)入射。当垂直双臂输出镜66中心在Y＝1.0mm直线上时，泵浦光从平面输入镜63透射后入射到周期极化非线性晶体64宽度方向0.5mm刻度位置处，参与作用的极化周期为27.0μm，产生第一闲频光I1的波长为4.672μm；剩余泵浦通光经垂直双臂输出镜66反射后，入射到周期极化非线性晶体64宽度方向1.5mm刻度位置处，参与作用的极化周期为27.2μm，产生第二闲频光I2的波长为4.609μm，第一闲频光I1和第二闲频光I2双波长间隔为63nm，若对该双波长闲频光使用差频过程可以获得频率为0.878THz信号。如图6b所示，沿Y轴方向移动双臂垂直输出镜66′，当垂直双臂输出镜66′中心在Y＝6.5mm直线上时，泵浦光从平面输入镜63′透射后入射到周期极化非线性晶体64′宽度方向0.5mm刻度位置处，参与作用的极化周期为27.0μm，产生第一闲频光I1的波长为4.672μm；剩余泵浦通光经垂直双臂输出镜66′反射后，入射到周期极化非线性晶体64′宽度方向12.5mm刻度位置处，参与作用的极化周期为29.4μm，产生第二闲频光I2的波长为3.873μm，第一闲频光I1和第二闲频光I2双波长间隔为799nm，若对该双波长闲频光使用差频过程可以获得频率为13.247THz信号。沿Y轴方向平移双臂垂直输出镜66′，当双臂垂直输出镜66′中心从Y＝1.0mm移至Y＝6.5mm位置处时，第一闲频光I1的波长保持4.672μm不变，第二闲频光I2的波长从4.609μm连续变化至3.873μm，闲频光双波长间隔从63nm变化到799nm，理论计算结果如图9所示。若对双波长闲频光使用差频过程可以获得太赫兹信号频率变化的相应范围为0.878-13.247THz。

实施例2：

请参见图8和图9所示，各光学器件的具体参数如下：激光头92为北京吉泰公司生产的50W激光二极管侧泵模块，其晶体棒材料为Nd:YAG，尺寸为φ3×65mm，两端面镀1064nm减反射率膜，整个模块采用循环水冷机冷却，工作温度为18℃。高反镜91镀1064nm高反射率膜，声光Q开关93重复频率1-50kHz可调，输出镜94透射率T为20％，腔长约为150mm。

光参量振荡器的振荡腔由平面输入镜83、平面输出镜86和直角全反射棱镜87组成，平面输入镜83和平面输出镜86空间距离约为60mm，整个光参量振荡器的振荡腔的腔长约为85mm。平面输入镜83材料为石英(JGS1)，表面镀对泵浦光高透射率(T＝97.2％1.064μm)和对信号光、闲频光高反射率膜(R＞99.7％1.3-1.5μm&R＞98.2％4.0-4.8μm)(垂直入射条件)，平面输出镜86材料为CaF₂，其法线方向与平面输入镜83的法线方向夹角为45°，表面镀对泵浦光、信号光高反射率(R＝98.7％1.064μm&R＞98.7％1.3-1.5μm)和对闲频光高透射率膜(T＞95.7％4.0-4.8μm)(45°角入射条件)，直角全反射棱镜87材料为CaF₂，斜面抛光后镀对信号光、闲频光和泵浦光减反射率膜(R＜1％1.3-1.5μm&R＜1.5％4.0-4.8μm&R＜2％1.064μm)。这样，光参量振荡器的振荡腔对信号光单谐振。在平面输入镜83和平面输出镜86之间设置的周期极化非线性晶体14的材料为MgO:PPLN，其尺寸为30mm(长)×13mm(宽)×1mm(厚)，其极化结构为多周期极化结构，极化周期从27.5变化到28.3μm，每两个相邻周期相差0.1μm，每个周期区域的宽度为1mm，相邻周期区域相隔0.5mm。多周期极化非线性晶体84两端面镀对信号光、闲频光和泵浦光高透射率膜(R＜1％1.3-1.5μm&R＜1.5％4.0-4.8μm&R＜2％1.064μm)。周期极化非线性晶体84工作温度由控温炉85控制，工作温度范围为20-200℃，控温炉85采用Pt100作为温度传感器，控制精度为±0.1℃。

下面为了叙述方便，在周期极化非线性晶体84端面宽度方向加上均匀刻度(如图8所示)，刻度范围为0-13mm，其中0mm刻度对应极化周期27.5μm处，13mm刻度对应极化周期28.3μm处，刻度与周期极化非线性晶体84同步移动；谐振腔右端加上坐标轴，X轴方向沿周期极化非线性晶体84的长度方向，Y轴方向沿周期极化非线性晶体84的宽度方向，坐标轴固定不动，其中使用的周期极化非线性晶体84的极化结构为多周期极化结构。

1064nm泵浦光从平面输入镜83透射后，先入射到周期极化非线性晶体84某一周期上，产生第一闲频光I1，第一闲频光I1从平面输出镜86透射出去；剩余泵浦光再经直角全反射棱镜87反射后，入射到周期极化非线性晶体84另一周期，产生第二闲频光I2，第二闲频光I2经平面输入镜83反射后，由平面输出镜86透射出去。泵浦光经过光学耦合透镜组82，聚焦到周期极化非线性晶体84另一周期的X轴方向的中心，光斑半径约为200μm。

温度调谐过程中，调整光路，使泵浦光从平面输入镜83透射后，先入射到周期极化非线性晶体84宽度方向5mm刻度位置处(对应极化周期27.8μm)，产生第一闲频光I1；剩余泵浦光经直角全反射棱镜87反射后，入射到周期极化非线性晶体84宽度方向8mm刻度位置处(对应极化周期28.0μm)，产生第二闲频光I2。改变周期极化非线性晶体84工作温度，当周期极化非线性晶体84工作温度从20℃变化到200℃时，第一闲频光I1波长从4.417μm变化到4.205μm，第二闲频光I2波长从4.352μm变化到4.135μm，第一闲频光I1和第二闲频光I2双波长间隔从65nm变化到70nm。

周期调谐过程中，保持周期极化非线性晶体84工作温度为20℃。调整光路，使泵浦光从平面输入镜83透射后，先入射到周期极化非线性晶体84宽度方向0.5mm刻度位置处(对应极化周期27.5μm)，产生第一闲频光I1波长为4.513μm；剩余泵浦光经直角全反射棱镜87反射后，入射到周期极化非线性晶体84宽度方向3.5mm刻度位置处(对应极化周期27.7μm)，产生第二闲频光I2波长为4.449μm。沿Y轴方向平移控温非线性晶体800，使泵浦光从平面输入镜83透射后，先入射到周期极化非线性晶体84宽度方向9.5mm刻度位置处(对应极化周期28.1μm)，产生第一闲频光I1波长为4.319μm；剩余泵浦光经直角全反射棱镜87反射后，入射到周期极化非线性晶体84宽度方向12.5mm刻度位置处(对应极化周期28.3μm)，产生第二闲频光I2波长为4.253μm。周期调谐时，第一闲频光I1波长从4.513μm变化到4.319μm，第二闲频光I2波长从4.449μm变化到4.253μm，第一闲频光I1和第二闲频光I2双波长间隔从64nm变化到66nm。整个周期调谐过程中，控温非线性晶体800的位置不能连续变化，需要具体设定控温非线性晶体800的位置，使泵浦光从平面输入镜83透射后，入射到周期极化非线性晶体84的不同极化周期区域位置Y轴方向的中心。

腔镜调谐过程中，保持周期极化非线性晶体84工作温度为20℃。调整光路，使泵浦光从平面输入镜83透射后，先入射到周期极化非线性晶体84宽度方向0.5mm刻度位置处(对应极化周期27.5μm)，产生第一闲频光I1波长为4.513μm；剩余泵浦光经直角全反射棱镜87反射后，入射到周期极化非线性晶体84宽度方向2mm刻度位置处(对应极化周期27.6μm)，产生第二闲频光I2波长为4.481μm。沿X轴方向平移直角全反射棱镜87，使剩余泵浦光经直角全反射棱镜87反射后，入射到周期极化非线性晶体84宽度方向12.5mm刻度位置处(对应极化周期28.3μm)，产生第二闲频光I2波长为4.253μm。腔镜调谐时，第一闲频光I1波长保持4.513μm不变，第二闲频光I2波长从4.481μm变化到4.253μm，第一闲频光I1和第二闲频光I2双波长间隔从32nm变化到260nm。整个腔镜调谐过程中，直角全反射棱镜87的位置不能连续变化，需要具体设定直角全反射棱镜87的位置，使剩余泵浦光从直角全反射棱镜87反射后，入射到周期极化非线性晶体84的不同极化周期区域位置Y轴方向的中心。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求范围所界定的为准。

Claims

1.一种宽调谐范围双波长输出光参量振荡器，包括：

其中泵浦源发出的泵浦光经光学耦合透镜组聚焦再从平面输入镜透射后，先入射到周期极化非线性晶体的某一周期上产生某一波长的第一闲频光，第一闲频光由垂直双臂输出镜的上臂透射出去；剩余泵浦光经垂直双臂输出镜反射后，再入射到周期极化非线性晶体的另一周期上产生另一波长的第二闲频光，第二闲频光经平面输入镜反射后再由垂直双臂输出镜的下臂透射出去，由此获得双波长输出，构成双波长输出光参量振荡器；

其中光参量振荡器的振荡腔是以信号光作为振荡光而输出双波长闲频光，信号光在光参量振荡器的振荡腔内沿U形路径往返振荡。

2.如权利要求1所述的宽调谐范围双波长输出光参量振荡器，其中平面输入镜材料为石英，表面镀对泵浦光高透射率和对信号光、闲频光高反射率膜，其中高透射率T为97.2％1.064μm，高反射率R＞99.7％1.3-1.6μm&R＞98.2％3.6-4.8μm。

3.如权利要求1所述的宽调谐范围双波长输出光参量振荡器，其中垂直双臂输出镜材料为CaF₂，表面镀对泵浦光、信号光高反射率和对闲频光高透射率膜，其中高反射率R＞98.7％1.064μm&R＞98.7％1.3-1.6μm，高透射率T＞95.7％3.6-4.8μm，皆为45°入射角。

4.如权利要求1所述的宽调谐范围双波长输出光参量振荡器，其中在平面输入镜和双臂垂直输出镜之间设置的周期极化非线性晶体的材料为MgO:PPLN，其尺寸为30mm×13mm×1mm，其极化结构为扇形周期极化结构，极化周期从26.9-29.5μm连续变化，该周期极化非线性晶体两端面镀对信号光、闲频光和泵浦光减反射率膜，其中减反射率R＜1％1.3-1.6μm&R＜1.5％3.3-4.8μm&R＜2％1.064μm。

5.如权利要求1所述的宽调谐范围双波长输出光参量振荡器，其中控温炉的控温范围为20-200℃，控温精度为±0.1℃。

6.如权利要求1所述的宽调谐范围双波长输出光参量振荡器，其中第一闲频光和第二闲频光的波长调谐方式是通过改变周期极化非线性晶体的温度实现温度调谐，或通过平移控温非线性晶体实现周期调谐，或通过平移垂直双臂输出镜实现腔镜调谐。

7.如权利要求1所述的宽调谐范围双波长输出光参量振荡器，其中的泵浦源是使用侧泵激光头或端泵激光晶体。

8.如权利要求1所述的宽调谐范围双波长输出光参量振荡器，其中的泵浦源波长为1064nm或532nm。

9.如权利要求1所述的宽调谐范围双波长输出光参量振荡器，其中使用的周期极化非线性晶体的材料是PPLN、PPLT、PPKTP、PPKTA、PPRTA或MgO:PPLT。

10.如权利要求1所述的宽调谐范围双波长输出光参量振荡器，其中使用的周期极化非线性晶体的极化结构为多周期极化结构。