CN103236640A - 一种全固态激光器和频光路系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种全固态激光器和频光路系统包括反射镜A(1)、透镜A(2)、反射镜B(3)、和频晶体(4)、透镜B(5)和透镜C(6)；利用膜系设计、色差校正和构造开普勒望远系统相结合的方式来提高λ1和λ2波长光在和频晶体(4)中的功率密度，从而提高和频转换效率。与现有技术相比，本发明的优点在于：该和频光路系统和频转换效率高，既适应于腔内和频，又适应于腔外和频，光路易于调整，元件表面膜系设计和制备较为简单。
Description
技术领域
本发明涉及一种全固态激光器和频光路系统，属于光电子激光技术领域。
背景技术
利用非线性光学和频技术是获得短波长激光的理想手段之一。已报道和频激光器主要有腔外和腔内和频两种方式。腔外和频方式主要是通过透镜将两个波长的基频光聚焦到和频晶体中实现，其不足之处在于基频光单次经过和频晶体，和频效率低。腔内和频方式主要利用二向色镜或偏振分束镜或双折射晶体等光学合束元件来将两个波长的基频光合束到和频晶体中进行和频，其不足之处体现在如下几个方面：1）光学合束元件表面膜系设计和制备要严格按照相应的角度，这为镀膜工艺带来了很大的难度；2）光路调整困难；3）腔内不加透镜对基频光聚焦，则两基频光功率密度较低，若在腔内增加透镜对两基频光聚焦，由于两基频光波长差异而导致聚焦点纵向偏离较大，这些都影响和频转换效率。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供了一种全固态激光器和频光路系统。该和频光路系统既适应于腔内和频，又适应于腔外和频，光路易于调整，元件表面膜系设计和制备较为简单。
如附图1所示，本发明提供的一种全固态激光器和频光路系统包括反射镜A1、透镜A2、反射镜B3、和频晶体4、透镜B5和透镜C6；此和频光路系统用于对外界波长分别为λ1和λ2的激光束进行和频而产生λ3波长的激光；λ1波长的光从该光路系统的左侧进入，依次穿过反射镜A1、透镜A2、反射镜B3和和频晶体4后被透镜B5的左侧面反射而沿原光路返回；λ2波长的光从该光路系统的右侧进入，依次穿过透镜C6、透镜B5、和频晶体4、反射镜B3和透镜A2后被反射镜A1的右侧面反射而沿原光路返回；同时从右向左传输的λ1和λ2波长光在和频晶体4中和频产生的λ3波长光从和频晶体4的左端发射，被反射镜B3反射向下方，同时从左向右传输的λ1和λ2波长光在和频晶体4中和频产生的λ3波长光从和频晶体4的右端发射，被透镜B5的左侧面反射后穿过和频晶体4，最后被反射镜B3反射向下方；
所述的反射镜A1优选BK7或石英材料制作的平面镜，其左右侧面均镀制光学膜层以保证λ1波长光能够无损耗的穿过，且λ2波长光能够被全部反射回原光路；
所述的透镜A2优选BK7或石英材料制作的双凸面正透镜，该透镜的双面曲率半径的绝对值相同，其左右侧面均镀制光学膜层以保证λ1和λ2波长光均能够无损耗穿过，用于将λ1和λ2波长光均聚焦到和频晶体4中，同时对来自和频晶体4的λ1和λ2的波长进行准直；
所述的反射镜B3优选BK7或石英材料制作的平面镜，位于透镜A2和和频晶体4之间，在光路中与该光路系统光轴呈45度角放置，双侧面均镀制光学薄膜以保证对λ1和λ2波长光均能够无损耗的穿过，对来自和频晶体4沿该和频光路系统光轴的λ3波长光能够无损耗的向下反射；
所述的和频晶体4优选KTP、KDP、DKDP、LBO、CBO、CLBO、BBO、BiBO、LiNbO3、RTP或MgO:LiNbO3晶体，其双面镀制对λ1、λ2和λ3波长光的增透膜层，用于对λ1和λ2波长光进行和频来获得λ3波长光，位于该和频光路系统中反射镜B3和透镜B5之间，该和频晶体4的中心位于透镜A2的焦点附近；
所述的透镜B5优选BK7或石英材料制作的左侧面为凹面的透镜，对于λ1波长光，该透镜左侧凹面焦点与透镜A2的焦点重合，该透镜的双侧面均镀制光学薄膜，以保证左侧凹面对λ1和λ3波长光均能够无损耗的反射，且λ2波长光能够无损耗的穿过该透镜；
所述的透镜C6优选BK7或石英材料制作的透镜，该透镜的双侧面均镀制对λ2波长光的增透膜，其与透镜B5构成一个焦距为正值的光学系统，该光学系统与透镜A2一起构成一个对λ2波长光的调焦开普勒望远系统，此望远系统内部实焦点位于和频晶体4的中心附近；
所述的调焦开普勒望远系统由两个焦距为正值的透镜或光学系统组成，且前一个透镜或光学系统的像方焦点与后一个透镜或光学系统的物方焦点重合。
有益效果：本发明提供的一种全固态激光器和频光路系统，利用色差校正和构造开普勒望远系统相结合的方式来提高λ1和λ2波长光在和频晶体4中的功率密度，通过膜系设计使λ1和λ1波长光能够在和频晶体4中往返和频，从而提高和频转换效率。
附图说明
图1是一种全固态激光器和频光路系统示意图。
图中1-反射镜A、2-透镜A、3-反射镜B、4-和频晶体、5-透镜B、6-透镜C。
具体实施方式
实施例1一种全固态激光器和频光路系统。
如附图1所示，本发明提供的一种全固态激光器和频光路系统包括反射镜A1、透镜A2、反射镜B3、和频晶体4、透镜B5和透镜C6；此和频光路系统用于对外界波长分别为λ1和λ2的激光束进行和频而产生λ3波长的激光；λ1波长的光从该光路系统的左侧进入，依次穿过反射镜A1、透镜A2、反射镜B3和和频晶体4后被透镜B5的左侧面反射而沿原光路返回；λ2波长的光从该光路系统的右侧进入，依次穿过透镜C6、透镜B5、和频晶体4、反射镜B3和透镜A2后被反射镜A1的右侧面反射而沿原光路返回；同时从右向左传输的λ1和λ2波长光在和频晶体4中和频产生的λ3波长光从和频晶体4的左端发射，被反射镜B3反射向下，同时从左向右传输的λ1和λ2波长光在和频晶体4中和频产生的λ3波长光从和频晶体4的右端发射，被透镜B5的左侧面反射后穿过和频晶体4，最后被反射镜B3反射向下；
所述的反射镜A1为BK7或石英材料制作的平面镜，直径为20mm，其左右侧面均镀制光学薄膜，该薄膜对λ1波长透射率高于99.5%，对λ2波长反射率高于99.5%；
所述的透镜A2为BK7或石英材料制作的双凸面正透镜，直径为20mm，该透镜双面曲率半径的绝对值相同，其左右侧面均镀制光学薄膜，该薄膜对λ1和λ2波长透射率均高于99.5%，用于将λ1和λ2波长光均聚焦到和频晶体4中，同时对来自和频晶体4的λ1和λ2的波长进行准直；
所述的反射镜B3为BK7或石英材料制作的平面镜，直径为25mm，位于透镜A2和和频晶体4之间，在光路中与该和频光路系统光轴呈45度角放置，双侧面均镀制光学薄膜，该薄膜对λ1和λ2波长透射率均高于99.8%，对来自和频晶体4且沿该光路系统光轴入射的λ3波长光的反射率高于99.5%，从而将λ3波长光向下反射；
所述的和频晶体4为KTP、KDP、DKDP、LBO、CBO、CLBO、BBO、BiBO、LiNbO3，其双面镀制对λ1、λ2和λ3波长光的增透膜层，透射率均高于99.6%，用于对λ1和λ2波长光进行和频来获得λ3波长光，位于该和频光路系统中反射镜B3和透镜B5之间，该和频晶体4的中心位于透镜A2的焦点附近±1mm范围内；
所述的透镜B5为BK7或石英材料制作的左侧面为凹面的透镜，直径为20mm，对于λ1波长光，该透镜左侧凹面焦点与透镜A2的焦点重合，该透镜的双侧面均镀制光学薄膜，左侧凹面对λ1和λ3波长光的反射率高于99.8%，双侧面对λ2波长光透射率高于99%；
所述的透镜C6为BK7或石英材料制作的透镜，直径为20mm，该透镜的双侧面均镀制对λ2波长光的增透膜，透射率高于99%，其与透镜B5构成一个焦距为正值的光学系统，该光学系统与透镜A2一起构成一个对λ2波长光的调焦开普勒望远系统，此望远系统内部实焦点位于和频晶体4的中心附近±2mm范围内；
所述的调焦开普勒望远系统由两个焦距为正值的透镜或光学系统组成，且其中一个透镜或光学系统的像方焦点与另外一个透镜或光学系统的物方焦点重合。
对于本领域专业人员而言，可能会增加新的优点以及作一些修改。本发明并不受已经描述的具体实施方式的局限，具有更宽的范围。因此，根据这些具体的描述而进行的一些修改，并不脱离本申请人发明点的实质。
Claims (3)
1.一种全固态激光器和频光路系统，其特征在于包括反射镜A(1)、透镜A(2)、反射镜B(3)、和频晶体(4)、透镜B(5)和透镜C(6)；此和频光路系统用于对外界波长分别为λ1和λ2的激光束进行和频而产生λ3波长激光；λ1波长的光从该和频光路系统的左侧进入，依次穿过反射镜A(1)、透镜A(2)、反射镜B(3)和和频晶体(4)后被透镜B(5)的左侧面反射而沿原光路返回；λ2波长的光从该光路系统的右侧进入，依次穿过透镜C(6)、透镜B(5)、和频晶体(4)、反射镜B(3)和透镜A(2)后被反射镜A(1)的右侧面反射而沿原光路返回；同时从右向左传输的λ1和λ2波长光在和频晶体(4)中和频产生λ3波长光从和频晶体(4)的左端发射，被反射镜B(3)反射向下，同时从左向右传输的λ1和λ2波长光在和频晶体(4)中和频产生λ3波长光从和频晶体(4)的右端发射，被透镜B(5)的左侧面反射后传过和频晶体(4)，最后被反射镜B(3)反射向下；
所述的反射镜A(1)为BK7或石英材料制作的平面镜，其左右侧面均镀制光学膜层以保证λ1波长光能够无损耗的穿过，且λ2波长光能够被全部反射回原光路；
所述的透镜A(2) 为BK7或石英材料制作的双凸面正透镜，该透镜双面曲率半径的绝对值相同，其左右侧面均镀制光学膜层以保证λ1和λ2波长光均能够无损耗的穿过，用于将λ1和λ2波长光均聚焦到和频晶体(4)中；
所述的反射镜B(3) 为BK7或石英材料制作的平面镜，位于透镜A(2)和和频晶体(4)之间，在光路中与该和频光路系统光轴呈45度角放置，双侧面均镀制光学薄膜以保证对λ1和λ2波长光均能够无损耗的穿过，且对沿该光路系统光轴的λ3波长光能够无损耗的反射向下；
所述的和频晶体(4) 为KTP、KDP、DKDP、LBO、CBO、CLBO、BBO、BiBO、LiNbO3、RTP或MgO:LiNbO3晶体，其双面镀制对λ1、λ2和λ3波长光的增透膜层，用于对λ1和λ2波长光进行和频来获得λ3波长光，位于该和频光路系统中反射镜B(3)和透镜B(5)之间，该和频晶体(4)的中心位于透镜A(2)的焦点附近。
2.如权利要求1所述的一种全固态激光器和频光路系统，其特征在于，所述的透镜B(5) 为BK7或石英材料制作的左侧面为凹面的透镜，对于λ1波长光来说，该透镜左侧凹面焦点与透镜A(2)的焦点重合，该透镜的双侧面均镀制光学薄膜，以保证左侧凹面对λ1和λ3波长光均能够无损耗的反射，且λ2波长光能够无损耗的穿过该透镜。
3.如权利要求1所述的一种全固态激光器和频光路系统，其特征在于，所述的透镜C(6) 为BK7或石英材料制作的透镜，该透镜的双侧面均镀制对λ2波长光的增透膜，其与透镜B(5)构成一个焦距为正值的光学系统，该光学系统与透镜A(2)一起构成一个对λ2波长光的调焦开普勒望远系统，此望远系统的内部实焦点位于和频晶体(4)的中心附近。
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| CN 201310140176 CN103236640A (zh) | 2013-04-22 | 2013-04-22 | 一种全固态激光器和频光路系统 |
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN106941239A (zh) * | 2017-04-01 | 2017-07-11 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 激光器倍频效率调节方法 |
| CN109256659A (zh) * | 2018-11-15 | 2019-01-22 | 温州大学 | 一种拉曼混频可见激光光源及实现方式 |
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2013
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| CN106941239B (zh) * | 2017-04-01 | 2019-04-12 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 激光器倍频效率调节方法 |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20130807 |