CN105591274A - 一种用于提高和频转换效率的实验装置 - Google Patents

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王旭葆
王泽宇
宋冬冬
牛霞
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    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/106—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity
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Abstract

一种用于提高和频转换效率的实验装置，本发明为一种多通和频结构，具体为一种可以实现基频光和倍频光多次通过和频晶体，提高和频转换效率的结构装置。多通和频结构包括矩形和频晶体、输出反射镜、两片聚焦透镜、0度全反镜，45度全反镜。提高基频光和倍频光光功率密度，提高和频转换效率；通过调整组合全反镜，使基频光和倍频光多次通过和频晶体，提高和频转换效率。采用两块和频晶体组合放置的方式补偿多通和频时的走离效应。

Description

一种用于提高和频转换效率的实验装置
技术领域
本发明涉及紫外固体激光器领域，在工业领域和军事领域有广泛的应用。
背景技术
随着对紫外激光器应用的不断发展，对紫外激光器输出能量的要求越来越高，同时要求激光器整机结构紧凑。本发明设计了一种结构简单、紧凑的多通和频结构，能够实现高和频转换效率的紫外激光输出。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构紧凑、高转换效率的多通和频结构。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种用于提高和频转换效率的实验装置，该实验装置为两通和频结构或四通和频结构；两通和频结构包括矩形和频晶体1、输出反射镜2、聚焦透镜3、0度全反镜4；两片聚焦透镜3对称设置在矩形和频晶体1的两侧，输出反射镜2设置在一片聚焦透镜3一侧，0度全反镜4设置在另一片聚焦透镜3一侧。
四通和频结构包括矩形和频晶体1、输出反射镜2、聚焦透镜3、0度全反镜4、45度全反镜5；两片聚焦透镜3对称设置在矩形和频晶体1的两侧，两片45度全反镜5对称设置在一片聚焦透镜3的一侧，通过两片45度全反镜5后的两光路相平行；输出反射镜2、0度全反镜4分别设置在另一片聚焦透镜3的一侧，输出反射镜2、0度全反镜4分别与两片45度全反镜5的位置相对应。
所述的和频结构是矩形和频晶体1，基频光和倍频光通过矩形和频晶体1产生紫外光。
所述的矩形和频晶体1是LBO或BBO或CLBO或BIBO。
本实验装置的入射光为1064nm基频光和532nm倍频光的混频光。
所述的输出反射镜2为45度1064nm和532nm高反，355nm高透镜。
所述的两片聚焦透镜3焦距相等，聚焦透镜3到矩形和频晶体1中心的距离等于聚焦透镜的焦距。
所述的0度全反镜4和45度全反镜5为1064nm、532nm和355nm全反镜。
本实验装置的反射结构由0度全反镜4或45度全反镜5组成，根据多通和频次数需要选择组成结构和使用个数。
与现有和频结构相比，本发明有以下两个优点：1)结构紧凑简单，多通和频结构只有矩形和频晶体、输出反射镜、两片聚焦透镜、0度全反镜，45度全反镜组成。2)和频效率高，通过使用一对焦距相同的球面透镜将每一通混频光进行压缩，提高混频光光功率密度，提高和频转换效率。通过调整组合全反镜，使混频光多次通过和频晶体，提高和频转换效率。采用两片和频晶体成180度放置的方式补偿多通和频时的走离效应。
附图说明
图1是本发明多通和频结构的一种两通和频结构图。
图2是两片和频晶体放置结构图。
图3是本发明多通和频结构的一种四通和频结构图。
图中：1、矩形和频晶体，2、输出反射镜，3、聚焦透镜，4、0度全反镜，5、45度全反镜。
具体实施方式
下面结合附图1至图3对本发明作进一步说明：
参阅图1，图1是本发明多通和频结构的一种两通和频结构图。由图1可见，本发明由矩形和频晶体1、输出反射镜2、两片聚焦透镜3、0度全反镜4组成。
所述的和频结构是矩形结构的和频晶体，基频光和倍频光通过矩形和频晶体产生紫外光。
所述的和频晶体是LBO、BBO、CLBO、BIBO。
所述的入射光为1064nm基频光和532nm倍频光的混频光。
所述的两片聚焦透镜焦距相等，到和频晶体中心的距离等于聚焦透镜的焦距。使混频光聚焦焦点位于和频晶体中心附近。聚焦透镜焦距大小，根据聚焦后的混频光光斑和功率大小选择，保证聚焦后的混频光功率密度低于和频晶体的损伤阈值。
所述的输出反射镜为45度1064nm和532nm高反，355nm高透镜。
所述的0度全反镜为1064nm，532nm和355nm全反镜。
下面具体介绍图1中混频光的两通和频过程：混频光由左侧输出全反镜2后，经聚焦透镜3聚焦后进入矩形和频晶体1，其中，入射角度基本垂直于和频晶体端面。混频光在和频晶体内聚焦并产生355nm紫外光，由右侧出射1064nm、532nm、355nm光，通过右侧聚焦透镜3后三种波长光被准直，实现一通和频。三种波长光经右侧一片0度全反镜4反射，通过右侧聚焦透镜3被聚焦到和频晶体中心附近，经左侧聚焦透镜3被准直，实现二通和频。三种波长光经左侧输出全反镜2，分离出355nm紫外光。
两片和频晶体放置结构图如图2所示，两个和频晶体成180度放置，两个和频晶体分别的光轴之间的夹角相等。在第1个和频晶体中倍频光的能量传播方向与基频光的走离角与在第2个和频晶体中产生的走离角大小相同,但却分布在基频光传播方向的完全相对的两侧。因此基频光通过通过两个和频晶体时,倍频光首先在第1个和频晶体中向下发生偏移,在第2个和频晶体时又向上发生偏移,获得了走离角补偿
本发明多通和频结构的一种四通和频结构图如图3所示，混频光由左侧输出全反镜2后，经聚焦透镜3聚焦后进入两片矩形和频晶体1，其中，入射角度基本垂直于和频晶体端面。混频光在两片和频晶体1内聚焦并产生355nm紫外光，由右侧出射1064nm、532nm、355nm光，通过右侧聚焦透镜3后三种波长光被准直，实现一通和频。三种波长光经右侧两片45度全反镜5反射，再次通过右侧聚焦透镜3、两片矩形和频晶体1和左侧聚焦透镜3，实现二通放大。由左侧0度全反镜4，再次分别经过左侧聚焦透镜3、两片矩形和频晶体1和右侧聚焦透镜3，实现三通和频。三种波长光经右侧两片45度全反镜5反射，再次通过右侧聚焦透镜3、两片矩形和频晶体1和左侧聚焦透镜3，实现四通和频。四通和频后的355nm紫外光经输出全反镜2出射。
本发明设计了一种结构紧凑的多通和频结构，提高混频光光功率密度，提高和频转换效率。通过调整组合全反镜，使混频光多次通过和频晶体，提高和频转换效率。采用两片和频晶体组合放置的方式补偿多通和频时的走离效应。

Claims (8)

1.一种用于提高和频转换效率的实验装置，其特征在于：该实验装置为两通和频结构或四通和频结构；两通和频结构包括矩形和频晶体(1)、输出反射镜(2)、聚焦透镜(3)、0度全反镜(4)；两片聚焦透镜(3)对称设置在矩形和频晶体(1)的两侧，输出反射镜(2)设置在一片聚焦透镜(3)一侧，0度全反镜(4)设置在另一片聚焦透镜(3)一侧；
四通和频结构包括矩形和频晶体(1)、输出反射镜(2)、聚焦透镜(3)、0度全反镜(4)、45度全反镜(5)；两片聚焦透镜(3)对称设置在矩形和频晶体(1)的两侧，两片45度全反镜(5)对称设置在一片聚焦透镜(3)的一侧，通过两片45度全反镜(5)后的两光路相平行；输出反射镜(2)、0度全反镜(4)分别设置在另一片聚焦透镜(3)的一侧，输出反射镜(2)、0度全反镜(4)分别与两片45度全反镜(5)的位置相对应。
2.根据权利要求1所述的一种用于提高和频转换效率的实验装置，其特征在于：矩形和频晶体(1)为和频结构，基频光和倍频光通过矩形和频晶体(1)产生紫外光。
3.根据权利要求1所述的一种用于提高和频转换效率的实验装置，其特征在于：所述的矩形和频晶体(1)是LBO或BBO或CLBO或BIBO。
4.根据权利要求1所述的一种用于提高和频转换效率的实验装置，其特征在于：本实验装置的入射光为1064nm基频光和532nm倍频光的混频光。
5.根据权利要求1所述的一种用于提高和频转换效率的实验装置，其特征在于：所述的输出反射镜(2)为45度1064nm和532nm高反，355nm高透镜。
6.根据权利要求1所述的一种用于提高和频转换效率的实验装置，其特征在于：所述的两片聚焦透镜(3)焦距相等，聚焦透镜(3)到矩形和频晶体(1)中心的距离等于聚焦透镜的焦距。
7.根据权利要求1所述的一种用于提高和频转换效率的实验装置，其特征在于：所述的0度全反镜(4)和45度全反镜(5)为1064nm、532nm和355nm全反镜。
8.根据权利要求1所述的一种用于提高和频转换效率的实验装置，其特征在于：本实验装置的反射结构由0度全反镜(4)或45度全反镜(5)组成，根据多通和频次数需要选择组成结构和使用个数。
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