CN107482433B

CN107482433B - 光参量振荡器

Info

Publication number: CN107482433B
Application number: CN201710821640.2A
Authority: CN
Inventors: 李志永; 谭荣清; 王玉洁
Original assignee: Institute of Electronics of CAS
Current assignee: Institute of Electronics of CAS
Priority date: 2017-09-12
Filing date: 2017-09-12
Publication date: 2021-06-18
Anticipated expiration: 2037-09-12
Also published as: CN107482433A

Abstract

本发明公开了一种光参量振荡器，包括：输出耦合镜、第二非线性晶体、第一非线性晶体、三色镜、碱金属蒸气室、偏振器件、高反射镜、第一温控炉、第二温控炉以及第三温控炉；其中：第一温控炉、第二温控炉和第三温控炉分别设置于碱金属蒸气室、第一非线性晶体和第二非线性晶体的外侧，控制各自的温度；输出耦合镜、第二非线性晶体、第一非线性晶体、三色镜、碱金属蒸气室、偏振器件以及高反射镜依顺序放置，处于同一条轴线上；或输出耦合镜、第二非线性晶体、第一非线性晶体、三色镜、偏振器件、碱金属蒸气室以及高反射镜依顺序放置，处于同一条轴线上。大幅提高了光参量振荡器的量子效率，克服了现有技术中二次泵浦阈值高的问题。

Description

光参量振荡器

技术领域

本公开属于激光技术领域，涉及一种光参量振荡器。

背景技术

3～5μm的中红外激光对烟雾、大气的穿透能力强，在空间光通信、军事对抗、生物医学、气体探测等方面具有较为广阔的应用前景。光参量振荡器是获得中红外激光的主要方式之一。光参量振荡器(OPO)具有波长调谐范围宽，可通过诸如周期调谐、波长调谐以及温度调谐等多种方式实现大范围波段的激光输出。

随着周期极化晶体制备技术的发展，基于准相位匹配技术的OPO得到快速发展。该类型的OPO按照晶体的位置可以分为内腔和外腔OPO。内腔OPO的非线性晶体位于泵浦源的谐振腔内，外腔OPO的非线性晶体位于泵浦源的谐振腔外。对于某一极化周期的非线性晶体，在波长为λ的泵浦光的抽运下产生非线性现象，产生波长为λ_I的闲频光和波长为λ_S的信号光。

目前，非线性晶体为MgO：PPLN的OPO的泵浦源多采用Nd：YAG激光器或Nd：YVO₄激光器输出的1064nm激光，且一般采用单个晶体。当OPO采用一个非线性晶体时，一个泵浦光子产生一个闲频光光子，量子效率为λ/λ_I，泵浦光的利用率低。以1064nm激光泵浦非线性晶体得到3.6μm激光为例，其量子效率仅为29.5％。另外，单个非线性晶体的OPO结构较难利用信号光进行二次非线性效应，即较难使用信号光泵浦非线性晶体输出中红外激光。例如，采用1064nm激光泵浦时，其信号光波长约为1.6μm，当1.6μm波长作为信号光再次泵浦时，二次OPO的阈值较高。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种光参量振荡器，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供了一种光参量振荡器，包括：输出耦合镜、第二非线性晶体、第一非线性晶体、三色镜、碱金属蒸气室、偏振器件、高反射镜、第一温控炉、第二温控炉以及第三温控炉；其中：第一温控炉、第二温控炉和第三温控炉分别设置于碱金属蒸气室、第一非线性晶体和第二非线性晶体的外侧，控制各自的温度；输出耦合镜、第二非线性晶体、第一非线性晶体、三色镜、碱金属蒸气室、偏振器件以及高反射镜依顺序放置，处于同一条轴线上；或输出耦合镜、第二非线性晶体、第一非线性晶体、三色镜、偏振器件、碱金属蒸气室以及高反射镜依顺序放置，处于同一条轴线上。

在本公开的一些实施例中，该光参量振荡器还包括：半导体激光器，输出半导体激光；以及聚焦镜，将半导体激光器输出的激光聚焦，使焦点位于碱金属蒸气室内；偏振器件与半导体激光器输出的光路同轴，实现半导体激光和碱金属激光的耦合，使二者以不同的偏振态通过。

在本公开的一些实施例中，第一非线性晶体，其极化周期满足使用碱金属激光泵浦时，实现光参量振荡的动量守恒条件；第二非线性晶体，其极化周期满足使用第一非线性晶体调控后的信号光泵浦时，实现光参量振荡的动量守恒条件。

在本公开的一些实施例中，第一非线性晶体满足的动量守恒条件如下：

其中，Λ₁为第一非线性晶体的极化周期；n_p1，n_S1和n_I1分别为泵浦光波长λ、信号光波长λ_S1和闲频光波长λ_I1在第一非线性晶体内对应的折射率；

第二非线性晶体满足的动量守恒条件如下：

其中，Λ₂为第二非线性晶体的极化周期；n_S2和n_L2分别为信号光波长λ_S2和闲频光波长λ_I2在第二非线性晶体内对应的折射率。

在本公开的一些实施例中，第一非线性晶体和第二非线性晶体均采用掺镁的周期极化铌酸锂(MgO：PPLN)或周期极化铌酸锂(PPLN)；或第一非线性晶体和第二非线性晶体为同一块晶体，该同一块晶体包含两个极化周期区域，这两个极化周期区域分别作为第一非线性晶体和第二非线性晶体，且这两个极化周期分别对应满足动量守恒条件；和/或偏振器件包括：偏振分光立方体或格兰激光棱镜。

在本公开的一些实施例中，三色镜为镀膜的镜片，对闲频光波段和信号光波段实现反射，对碱金属激光实现透射，与输出耦合镜组成光参量振荡器的谐振腔镜；输出耦合镜输出闲频光，其表面镀有介质膜，该介质膜对信号光和碱金属激光实现反射，对闲频光具有预定的输出耦合率。

在本公开的一些实施例中，三色镜对1μm～3.6μm波段的反射率高于99％，对碱金属激光的透过率高于99％，对半导体激光的反射率高于95％；和/或输出耦合镜的介质膜对信号光和碱金属激光的反射率高于99％，对闲频光的输出耦合率的取值范围为：10％～50％，包含端点值；和/或高反射镜反射振荡的碱金属激光，其反射率高于99.5％。

在本公开的一些实施例中，输出耦合镜对闲频光和信号光均具有预定的输出耦合率；或输出耦合镜对闲频光、信号光和碱金属激光均具有预定的输出耦合率；其中，上述输出耦合率的范围为：10％～80％，包含端点值。

在本公开的一些实施例中，碱金属蒸气室中的碱金属单质为以下碱金属单质中的一种：钾、铷或铯。

在本公开的一些实施例中，碱金属蒸气室的内部还充有缓冲气体，该缓冲气体包括甲烷；当碱金属单质为钾时，高反射镜和输出耦合镜对波长为770nm镀膜，反射率高于99％，实现钾激光的放大，三色镜对770nm增透；或当碱金属单质为铷时，高反射镜和输出耦合镜对波长为795nm镀膜，反射率高于99％，实现铷激光的放大，三色镜对795nm增透；或当碱金属单质为铯时，高反射镜和输出耦合镜对波长为895nm镀膜，反射率高于99％，实现钾激光的放大，三色镜对895nm增透。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本公开提供的光参量振荡器，具有以下有益效果：

通过设置两个非线性晶体并调控它们的温度，匹配这两个非线性晶体的极化周期，使其中一个非线性晶体输出的闲频光作为另外一个非线性晶体的泵浦光，那么一个泵浦光光子泵浦非线性晶体，可以得到两个闲频光，大幅提高了现有的光参量振荡器的量子效率；另外，使信号光泵浦非线性晶体，实现了二次非线性效应，克服了现有OPO技术二次泵浦阈值高的问题。

附图说明

图1为根据本公开某些实施例光参量振荡器的结构示意图。

图2为根据本公开另一些实施例光参量振荡器的结构示意图。

【符号说明】

11-半导体激光器； 12-聚焦镜；

21-碱金属蒸气室； 22-第一非线性晶体；

23-第二非线性晶体； 24-三色镜；

25-偏振器件； 26-高反射镜；

27-输出耦合镜；

31-第一温控炉； 32-第二温控炉；

33-第三温控炉。

具体实施方式

本公开提供了一种光参量振荡器，通过设置两个非线性晶体并调控它们的温度，匹配这两个非线性晶体的极化周期，使其中一个非线性晶体输出的闲频光作为另外一个非线性晶体的泵浦光，那么一个泵浦光光子泵浦非线性晶体，可以得到两个闲频光，大幅提高了现有的光参量振荡器的量子效率；另外，使信号光泵浦非线性晶体，实现了二次非线性效应，克服了现有技术中二次泵浦阈值高的问题。

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。

半导体激光泵浦碱金属激光器(DPAL)是一种新型的光泵浦气体激光器，其增益介质为蒸气状态的碱金属原子，主要为钾、铷或铯蒸气。钾、铷或铯三种碱金属激光器的泵浦波长分别为766nm、780nm和852nm，对应的激光波长分别为770nm、795nm和895nm。将DPAL作为泵浦源，可以在同一谐振腔内实现二次OPO效应，提高OPO输出中红外激光的效率和输出功率。

根据本公开的第一个示例性实施例，提供了一种光参量振荡器。

图1为根据本公开某些实施例光参量振荡器的结构示意图。

参照图1所示，本公开的光参量振荡器，包括：半导体激光器11、聚焦镜12、偏振器件25、第一温控炉31、碱金属蒸气室21、三色镜24、第二温控炉32、第一非线性晶体22、第三温控炉33、第二非线性晶体23、输出耦合镜27以及高反射镜26；其中：

半导体激光器11，输出半导体激光；

聚焦镜12，与半导体激光器输出的光路同轴，将半导体激光器输出的半导体激光聚焦，并使焦点位于碱金属蒸气室内；

输出耦合镜27、第二非线性晶体23、第一非线性晶体22、三色镜24、碱金属蒸气室21、偏振器件25以及高反射镜26依顺序放置，处于同一条轴线上；

输出耦合镜27和高反射镜26形成碱金属激光的谐振腔，该谐振腔的轴线与半导体激光器的光轴垂直；

偏振器件25，与半导体激光器11输出的光路同轴，经聚焦镜12聚焦的半导体激光入射至该偏振器件25，实现半导体激光和碱金属激光的耦合，使二者以不同的偏振态通过；

碱金属蒸气室21，内部充有碱金属单质和缓冲气体，经由聚焦后的半导体激光泵浦后，实现碱金属激光上、下两个能级的粒子数反转；

三色镜24，为镀膜的镜片，对闲频光波段和信号光波段高反，对碱金属激光高透，与输出耦合镜组成光参量振荡器的谐振腔镜；

第一非线性晶体22，其极化周期满足使用碱金属激光泵浦时光参量振荡的动量守恒条件；

第二非线性晶体23，其极化周期满足使用第一非线性晶体22调控后的信号光泵浦时光参量振荡的动量守恒条件；

第一温控炉31，设置于碱金属蒸气室21的外侧，控制碱金属蒸气室的温度；

第二温控炉32，设置于第一非线性晶体22的外侧，控制第一非线性晶体的温度；

第三温控炉33，设置于第二非线性晶体的外侧23，控制第二非线性晶体的温度。

下面结合图1，对本实施例中光参量振荡器的各个部分进行详细介绍。

半导体激光器11输出半导体激光，其作用是作为泵浦光，泵浦温控炉中的碱金属蒸气室，实现碱金属激光的上能级和下能级之间的粒子数反转。由半导体激光器11输出的光束入射至聚焦镜12。

本实施例中，碱金属蒸气室21中的碱金属单质为铷；但本公开不局限于此，在其它实施例中，碱金属单质可以为钾或铯。

本实施例中，半导体激光器11输出半导体激光，其在空气中的波长为780.02nm，线宽为0.1nm，其作用是泵浦温控炉中的铷蒸气室，实现铷激光上能级和下能级之间的粒子数反转。半导体激光器11输出的光束入射至聚焦镜12。

聚焦镜12将泵浦光聚焦，用于提高泵浦光的功率密度。经聚焦镜12聚焦的光束入射至偏振器件25，并使焦点在碱金属蒸气室21内。

本实施例中，聚焦镜12将泵浦光聚焦，焦距为75mm，通光孔径φ为50mm，用于提高泵浦光的功率密度。经聚焦镜12聚焦的光束入射至偏振器件25，并使焦点在碱金属蒸气室21内，焦点的直径为0.8mm。

本实施例中，偏振器件25为偏振分光立方体，如图1所示，其作用是实现半导体激光与铷激光的耦合，使半导体激光和铷激光以不同的偏振态通过偏振分光立方体。但本公开的偏振器件不局限于此，还可以用其他类型的偏振器件替换，只要能起到如下作用即可：实现半导体激光和碱金属激光的耦合，使二者以不同的偏振态通过，比如格兰激光棱镜。

本实施例中，半导体激光的偏振态为垂直线偏振，即S-偏振，参照图1中的点所示，铷激光的偏振态为平行线偏振，即P-偏振，参照图1中的双箭头所示。半导体激光经偏振分光立方体后会聚至第一温控炉31内。

第一温控炉31控制碱金属蒸气室21的温度，用于提供碱金属激光工作所需的工作温度条件。碱金属蒸气室内部充有碱金属单质和缓冲气体，是碱金属激光器的工作物质，碱金属单质经聚焦后的半导体激光泵浦后，可实现碱金属原子激光上、下两个能级的粒子数翻转，产生碱金属激光对应波长的增益。

本实施例中，第一温控炉31控制铷蒸气室的温度，用于提供铷激光工作所需的工作温度条件，工作温度设为145℃。铷蒸气室内部充有铷单质和甲烷，是铷激光器的工作物质，甲烷气压选为80kPa。经聚焦后的半导体激光泵浦后，可实现铷原子激光上、下两个能级的粒子数翻转。

三色镜24是镀膜的镜片，其对闲频光波段和信号光波段高反，对碱金属激光高透，与输出耦合镜组成OPO的谐振腔镜。

本实施例中，三色镜24是镀膜的镜片，其对闲频光波段和信号光波段高反，对碱金属激光高透，对半导体激光高反，与输出耦合镜27组成光参量振荡器的谐振腔镜。对1μm～3.6μm波段的反射率高于99％，对波长为795nm的铷激光的透过率高于99％，对半导体激光波长的反射率高于95％。

本实施例中，第二温控炉32控制第一非线性晶体22的温度。通过调节第一非线性晶体22的温度从而调节光参量振荡器的输出波长，使光参量振荡器输出波长为λ_S1的信号光以及波长为λ_I1的闲频光。

本实施例中，第三温控炉33控制第二非线性晶体23的温度。通过调节第二非线性晶体的温度从而调节光参量振荡器的输出波长，使光参量振荡器输出波长为λ_S2的信号光以及波长为λ_I2的闲频光。

本实施例中，第一非线性晶体22和第二非线性晶体23均采用掺镁的周期极化铌酸锂，此处称为MgO：PPLN晶体1和MgO：PPLN晶体2。其中，MgO：PPLN晶体1的极化周期为Λ₁，Λ₁满足使用碱金属激光波长λ泵浦时，实现光参量振荡的动量守恒条件；MgO：PPLN晶体2的极化周期为Λ₂，Λ₂满足使用波长λ_S1泵浦时，实现光参量振荡的动量守恒条件。

本实施例中，MgO：PPLN晶体1满足的动量守恒条件如下：

其中，n_p1，n_S1和n_I1分别为泵浦光波长λ、信号光波长λ_S1和闲频光波长λ_I1在第一非线性晶体内对应的折射率。

本实施例中，MgO：PPLN晶体1是产生非线性现象的媒质，经碱金属激光泵浦产生非线性现象。该MgO：PPLN晶体1的长度为50mm，宽度和高度均为1mm，极化周期为21.6μm。在该晶体的端面镀700～4000nm的增透膜。在该极化周期下，可输出波长为3.6μm的闲频光和波长为1.02μm的信号光。

本实施例中，MgO：PPLN晶体2满足的动量守恒条件如下：

其中，n_S2和n_I2分别为信号光波长λ_S2和闲频光波长λ_I2在第二非线性晶体内对应的折射率。

本实施例中，MgO：PPLN晶体2是产生非线性现象的媒质，经波长为λ_I1的信号光泵浦产生非线性现象。该MgO：PPLN晶体2的长度为50mm，宽度和高度均为1mm，极化周期为29.5μm。在该晶体的端面镀700～4000nm的增透膜。在该极化周期下，可输出波长为3.6μm的闲频光和波长为1.43μm的信号光。

在其它实施例中，非线性晶体还可以是其他晶体，如周期极化铌酸锂(PPLN)；第一非线性晶体22和第二非线性晶体23的位置还可以交换，或者使用包含两个极化周期区域的同一块晶体，只要两个极化周期满足碱金属激光和碱金属激光OPO产生的信号光泵浦非线性晶体，实现光参量振荡的动量守恒条件即可。

本实施例中，输出耦合镜27输出波长为λ_I1和λ_I2的闲频光，其表面镀有介质膜，该介质膜对信号光和碱金属激光高反，对闲频光具有预定的输出耦合率，本实施例中的介质膜对闲频光的输出耦合率为50％，对信号光和碱金属激光的反射率高于99％。

需要说明的是，输出耦合镜27对闲频光的输出耦合率还可以是其他值，输出耦合率的取值范围为10％～50％，包括端点值。

本实施例中，输出耦合镜27与三色镜24形成光参量振荡器的谐振腔，对闲频光实现光放大。

本实施例中，输出耦合镜27与高反射镜26形成碱金属激光的谐振腔，对碱金属激光实现光放大。

本实施例中，高反射镜26反射振荡的碱金属激光，其反射率高于99.5％。

在本公开的另一实施例中，碱金属蒸气室21中的碱金属单质为钾，该实施例中对应的高反射镜26和输出耦合镜27对波长为770nm镀膜，反射率高于99％，实现钾激光的放大；三色镜对770nm增透。

在本公开的又一实施例中，碱金属蒸气室21中的碱金属单质为铯，该实施例中对应的高反射镜26和输出耦合镜27对波长为895nm镀膜，反射率高于99％，实现钾激光的放大；三色镜对895nm增透。

在本公开的某些实施例中，输出耦合镜27还可对闲频光、信号光均具有预定的输出耦合率，输出耦合率的取值范围为10％～80％，包含端点值，对闲频光、信号光的输出耦合率可以相同，也可以不同，只要满足同时输出闲频光和信号光即可。

在本公开的其它实施例中，输出耦合镜27还可以对闲频光、信号光、碱金属激光均具有预定的输出耦合率，输出耦合率的取值范围为10％～80％，包含端点值，对闲频光、信号光、碱金属激光的输出耦合率可以相同，也可以不同，只要满足同时输出闲频光、信号光和碱金属激光即可。

在本公开的第二个示例性实施例中，提供了一种光参量振荡器。

图2为根据本公开某些实施例光参量振荡器的结构示意图。

参照图2所示，与第一个实施例相比，本实施例中光参量振荡器的唯一区别在于：碱金属蒸气室21与偏振器件25的位置交换。

本实施例中，经半导体激光器11产生的半导体激光仍以S-偏振态被聚焦镜12聚焦至碱金属蒸气室；经半导体激光泵浦后的碱金属激光以P-偏振在输出耦合镜27和高反射镜26形成的碱金属激光的谐振腔内振荡。

需要说明的是，本公开的聚焦透镜的焦距和尺寸不局限于实施例所提到的范围，只要能实现对应波段的半导体激光的聚焦，或提高半导体激光功率密度的焦距和尺寸都在本专利的保护范围内；另外，附图中示意的输出耦合镜、三色镜和高反射镜的形状也不局限于附图所示，只要满足谐振腔结构能够产生相应的激光即可。

本公开的光参量振荡器具有具有如下有益效果：一、一个泵浦光光子泵浦非线性晶体，可以得到两个闲频光；以铷激光为例，泵浦光波长λ为795nm，泵浦非线性晶体，经过两次非线性效应，当λ_I1＝λ_I2时，可输出两个3.6μm的闲频光光子，其输出的光子效率为2λ/λ_I2＝44.2％，大幅提高了现有光参量振荡器的量子效率；二、使信号光泵浦非线性晶体，实现了二次非线性效应，克服了现有技术二次泵浦阈值高的问题；以铷激光为例，泵浦光波长λ为795nm，泵浦非线性晶体输出3.6μm的闲频光光子时，其信号光波长为1.02μm，该信号光的波长为目前光参量振荡器常用的泵浦波长，使得实现二次泵浦的技术难度降低。

综上所述，本公开实施例提供了一种光参量振荡器，通过设置两个非线性晶体并调控它们的温度，匹配这两个非线性晶体的极化周期，使其中一个非线性晶体输出的闲频光作为另外一个非线性晶体的泵浦光，那么一个泵浦光光子泵浦非线性晶体，可以得到两个闲频光，大幅提高了现有的光参量振荡器的量子效率；另外，使信号光泵浦非线性晶体，实现了二次非线性效应，克服了现有技术中二次泵浦阈值高的问题。

当然，根据实际需要，本公开的光参量振荡器还包含其他的元件，由于同本公开的创新之处无关，此处不再赘述。

需注意的是，图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。

以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims

1.一种光参量振荡器，包括：

输出耦合镜、第二非线性晶体、第一非线性晶体、三色镜、碱金属蒸气室、偏振器件、高反射镜、第一温控炉、第二温控炉以及第三温控炉；其中：

所述第一温控炉、第二温控炉和第三温控炉分别设置于碱金属蒸气室、第一非线性晶体和第二非线性晶体的外侧，控制各自的温度；

所述输出耦合镜、第二非线性晶体、第一非线性晶体、三色镜、碱金属蒸气室、偏振器件以及高反射镜依顺序放置，处于同一条轴线上；或所述输出耦合镜、第二非线性晶体、第一非线性晶体、三色镜、偏振器件、碱金属蒸气室以及高反射镜依顺序放置，处于同一条轴线上。

2.根据权利要求1所述的光参量振荡器，还包括：

半导体激光器，输出半导体激光；以及

聚焦镜，将半导体激光器输出的激光聚焦，使焦点位于碱金属蒸气室内；

所述偏振器件与半导体激光器输出的光路同轴，实现半导体激光和碱金属激光的耦合，使二者以不同的偏振态通过。

3.根据权利要求1所述的光参量振荡器，其中：

所述第一非线性晶体，其极化周期满足使用碱金属激光泵浦时，实现光参量振荡的动量守恒条件；

所述第二非线性晶体，其极化周期满足使用第一非线性晶体调控后的信号光泵浦时，实现光参量振荡的动量守恒条件。

4.根据权利要求3所述的光参量振荡器，其中：

所述第一非线性晶体满足的动量守恒条件如下：

所述第二非线性晶体满足的动量守恒条件如下：

其中，Λ₂为第二非线性晶体的极化周期；n_S2和n_I2分别为信号光波长λ_S2和闲频光波长λ_I2在第二非线性晶体内对应的折射率。

5.根据权利要求3所述的光参量振荡器，其中：

所述第一非线性晶体和第二非线性晶体均采用周期极化铌酸锂；或

所述第一非线性晶体和第二非线性晶体为同一块晶体，所述同一块晶体包含两个极化周期区域，这两个极化周期区域分别作为第一非线性晶体和第二非线性晶体，且所述两个极化周期分别对应满足动量守恒条件；和/或

所述偏振器件包括：偏振分光立方体或格兰激光棱镜。

6.根据权利要求3所述的光参量振荡器，其中，所述第一非线性晶体和第二非线性晶体均采用掺镁的周期极化铌酸锂。

7.根据权利要求1所述的光参量振荡器，其中：

所述三色镜，为镀膜的镜片，对闲频光波段和信号光波段实现反射，对碱金属激光实现透射，与所述输出耦合镜组成光参量振荡器的谐振腔镜；

所述输出耦合镜输出闲频光，其表面镀有介质膜，该介质膜对信号光和碱金属激光实现反射，对闲频光具有预定的输出耦合率。

8.根据权利要求7所述的光参量振荡器，其中：

所述三色镜对1μm～3.6μm波段的反射率高于99％，对碱金属激光的透过率高于99％，对半导体激光的反射率高于95％；和/或

所述输出耦合镜的介质膜对信号光和碱金属激光的反射率高于99％，对闲频光的输出耦合率的取值范围为：10％～50％，包含端点值；和/或

所述高反射镜反射振荡的碱金属激光，其反射率高于99.5％。

9.根据权利要求1所述的光参量振荡器，其中：

所述输出耦合镜对闲频光和信号光均具有预定的输出耦合率；或

所述输出耦合镜对闲频光、信号光和碱金属激光均具有预定的输出耦合率；

其中，所述输出耦合率的范围为：10％～80％，包含端点值。

10.根据权利要求1至9任一项所述的光参量振荡器，其中，所述碱金属蒸气室中的碱金属单质为以下碱金属单质中的一种：钾、铷或铯。

11.根据权利要求10所述的光参量振荡器，其中：

所述碱金属蒸气室的内部还充有缓冲气体，所述缓冲气体包括甲烷；

当所述碱金属单质为钾时，所述高反射镜和输出耦合镜对波长为770nm镀膜，反射率高于99％，实现钾激光的放大，所述三色镜对770nm增透；或

当所述碱金属单质为铷时，所述高反射镜和输出耦合镜对波长为795nm镀膜，反射率高于99％，实现铷激光的放大，所述三色镜对795nm增透；或

当所述碱金属单质为铯时，所述高反射镜和输出耦合镜对波长为895nm镀膜，反射率高于99％，实现钾激光的放大，所述三色镜对895nm增透。