CN108199253B - 高效倍频的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了高效倍频的装置及方法，包括箱体及位于箱体内的光学组件，箱体上设有入射光进口和出射光出口，光学组件包括以光线传播方向依次放置的光束准直装置、缩束镜组和多个倍频装置；倍频装置由通水热沉或温控炉进行温度控制，相邻两倍频装置之间设有分光镜，分光镜将上一倍频装置产生的混有基频光的倍频光分为基频光和倍频光，基频光进入下一倍频装置中，所有倍频光经偏振合束方法或光纤熔接方法进行合束后从一个出射光出口输出，或所有倍频光未经合束后从多个出射光出口输出。本发明可充分利用基频光的能量，获得较高功率的倍频光输出，避免了由于高功率固体激光倍频中由于热致双折射造成的退偏导致能量利用率不高和倍频晶体的损伤问题。

Description

高效倍频的装置及方法

技术领域

本发明涉及激光技术领域，尤其涉及高效倍频的装置及方法。

背景技术

高功率固体激光频率转换技术是扩展激光器输出波长范围的有效途径之一。频率转换过程中存在的自相位调制、交叉相位调制、群速度失配、群速度色散等均对倍频转换效率存在较大的影响。因此，寻求提高倍频转换效率的方法具有重要的应用价值。

在高功率固体激光器中，由于晶体的热致双折射效应导致输出激光的偏振态退化严重，并且由于高功率固体激光倍频效率不高而导致不能充分利用基频光功率，这些因素严重限制了倍频光输出功率的整体提升。

现有的提高倍频转换效率的方法，采用倍频放大器提高倍频转换效率。利用第一块晶体产生较弱的倍频光，较弱的倍频光作为种子光通过第二块倍频晶体，以达到将倍频种子光放大的效果，从而提高整体的倍频效率。但是由于倍频光通过放大晶体被放大的同时，有部分倍频光又转化成为基频光，所以这种倍频放大效果在实验上很难达到。

发明内容

针对上述问题中存在的不足之处，本发明提供高效倍频的装置及方法，在每个倍频装置后面放置分光镜将基频光和倍频光分开，再利用偏振合束或者光纤熔接的方法将几束倍频光进行合束，或者直接将倍频光多光路输出；该倍频装置有效利用了基频光功率，实现了较高的倍频转换效率。

为实现上述目的，本发明提供一种高效倍频的装置，包括箱体及位于所述箱体内的光学组件，所述箱体上设有入射光进口和出射光出口，所述光学组件包括以光线传播方向依次放置的光束准直装置、缩束镜组和多个倍频装置；

所述倍频装置由通水热沉或温控炉进行温度控制，相邻两所述倍频装置之间设有分光镜，所述分光镜将上一倍频装置产生的混有基频光的倍频光分为基频光和倍频光，基频光进入下一倍频装置中，所有倍频光经偏振合束方法或光纤熔接方法进行合束后从一个出射光出口输出，或所有倍频光未经合束后从多个出射光出口输出。

作为本发明的进一步改进，所述光束准直装置由两个小孔光阑组成，所述入射光进口与两个所述小孔光阑位于同一直线上；所述缩束镜组包括一个输入的平凸透镜和一个输出的平凹透镜，所述缩束镜组的两个透镜均镀有与基频光波段相一致的增透膜。

作为本发明的进一步改进，所述倍频装置包括倍频晶体、温控热沉、控温水箱和温控炉，所述倍频晶体安装在所述温控热沉上，所述温控热沉安装在热沉固定支架上，所述控温水箱与所述温控热沉构成具有水循环通路的通水热沉，所述温控炉与所述温控热沉相连；

当所述倍频装置进行角度相位匹配时，使用所述控温水箱与温控热沉构成的通水热沉控制所述倍频晶体的温度，控温精度为±0.1℃；

当所述倍频装置进行温度相位匹配时，使用所述温控炉控制所述倍频晶体的温度，控温精度为±0.1℃。

作为本发明的进一步改进，所述倍频晶体的两个端面均镀有与基频光波段和倍频光波段相一致的增透膜，所述分光镜上镀有与基频光波段相一致的增透膜和与倍频光波段相一致的全反膜。

作为本发明的进一步改进，最末端的倍频装置的后方设有所述分光镜，当分光镜分束的基频光功率低于0.5w时，无需对低于0.5w的基频光进行倍频。

作为本发明的进一步改进，所述光学组件还包括二分之一波片和聚焦透镜，所述二分之一波片根据选择的相位匹配为Ⅰ类相位匹配或Ⅱ类相位匹配放置在对应的倍频装置前，进行偏振态的变化；所述聚焦透镜对应放置在所述倍频装置前的光路上，所述聚焦透镜上镀有与基频光波段相一致的增透膜。

作为本发明的进一步改进，当所述倍频光经偏振合束方法进行合束时：

所有所述倍频光经扩束镜组、偏振分光棱镜后再经耦合透镜组耦合进几根光纤中，再将几根光纤通过光纤熔接头熔接为一根光纤进行倍频光合束后从一个出射光出口输出。

作为本发明的进一步改进，当所述倍频光经光纤熔接方法进行合束时：

每一所述倍频光经耦合透镜组耦合进对应的光纤中，再将所有光纤通过光纤熔接头熔接为一根光纤进行倍频光合束后从一个出射光出口输出。

作为本发明的进一步改进，所述扩束镜组包括一个输入的平凹透镜和一个输出的平凸透镜，所述扩束镜组的两个透镜均镀有与倍频光波段相一致的增透膜；

所述耦合透镜组包括一个输入的双凸透镜和一个输出的平凸透镜，所述耦合透镜组的两个透镜均镀有与倍频光波段相一致的增透膜。

本发明还提供一种高效倍频的方法，其选用的倍频装置数量为4个，采用的合束方法为偏振合束方法；包括：

入射基频光经过光束准直装置、缩束镜组后，进入第一倍频装置，产生的倍频光经第一分光镜反射后通过第一扩束镜组，经过45°倍频光全反镜后到达第一偏振分光棱镜；剩余的基频光进入第二倍频装置，产生的倍频光经第二分光镜反射后通过第二扩束镜组，到达第一偏振分光棱镜；第一倍频装置、第二倍频装置产生的倍频光经第一偏振分光棱镜进行偏振合束后继续向前传播，经第一耦合透镜组耦合进第一光纤中；

经过第二倍频装置后剩余的基频光经过第三倍频装置，产生倍频光经第三分光镜反射后通过第三扩束镜组，经过45°倍频光全反镜或第二偏振分光棱镜后到达第三偏振分光棱镜；剩余的基频光进入第四倍频装置，产生的倍频光经第四分光镜反射后通过第四扩束镜组，到达第三偏振分光棱镜；第三倍频装置、第四倍频装置产生的倍频光经第三偏振分光棱镜进行偏振合束后继续向前传播，经第二耦合透镜组耦合进第二光纤中；

第一光纤和第二光纤通过光纤熔接头熔接为一根光纤进行倍频光合束后从一个出射光出口输出。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明适用于多种倍频晶体，同时适合角度相位匹配和温度相位匹配方式，并且提供了多种组合方式(Ⅰ类相位匹配与Ⅱ类相位匹配的相互组合)以供选择：(a)Ⅰ类+Ⅰ类+Ⅰ类+┈，对于这种组合方式(o+o→e或者e+e→o)，水平或者垂直线偏振光(基频光)入射产生垂直或者水平线偏振光(倍频光)，产生的垂直或者水平线偏振光(倍频光)可以通过偏振合束的方法或者光纤熔接的方法进行合束，或者使倍频光直接多光路输出；(b)Ⅱ类+Ⅱ类+Ⅱ类+┈，对于这种组合方式(o+e→e或者e+o→o)，可以将二分之一波片设置于Ⅱ类相位匹配的倍频装置前，通过旋转二分之一波片使水平线偏振光和垂直线偏振光入射光功率相等，以使其满足Ⅱ类相位匹配条件；(c)Ⅰ类+Ⅱ类+Ⅰ类+Ⅱ类+┈，对于这种组合方式，原理和合束方式与所述(a)(b)类似，这里不再赘述。

为实现对倍频晶体的温度控制，本发明采用控温水箱与温控热沉构成的通水热沉或温控炉控温的方式进行倍频晶体温度控制，控温精度高，有利于提高输出倍频光的稳定性。

为实现倍频光的合束，本发明采用偏振合束方法(对需要合束的倍频光的偏振态有要求)和光纤熔接方法(对需要合束的倍频光的偏振态没有要求)进行合束，有效提高了倍频光整体的转换效率。

附图说明

图1为本发明一种实施例公开的高效倍频的装置的一种单路输出光光路设计图；

图2为本发明一种实施例公开的高效倍频的装置的另一种单路输出光光路设计图；

图3为本发明一种实施例公开的高效倍频的装置的多路输出光光路设计图；

图4为本发明一种实施例公开的箱体的侧板图；

图5为本发明一种实施例公开的倍频装置的一种控温方式结构图；

图6为本发明一种实施例公开的倍频装置的另一种控温方式结构图。

图中：

10、箱体；11、入射光进口；12、出射光出口；20、光束准直装置；21、小孔光阑；30、缩束镜组；40、倍频装置；41、倍频晶体；42、温控热沉；43、控温水箱；44、温控炉；50、分光镜；51、二分之一波片；52、聚焦透镜；53、45°倍频光全反镜；60、扩束镜组；70、偏振分光棱镜；80、耦合透镜组；90、光纤熔接头；91、光纤。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：

本发明提供高效倍频的装置及方法，包括光线准直装置、缩束镜组、倍频装置、分光镜、偏振分光棱镜(PBS)。以光线传播方向依次放置各光学元件，每个倍频装置依次置于两个分光镜之间，倍频装置由通水热沉或者温控炉进行温度控制，用偏振分光棱镜将分光镜反射的倍频光进行偏振合束，也可以将每个分光镜反射的倍频光耦合于几根光纤中，再将几根光纤进行熔接，或者将分光镜反射的倍频光分别设置光束传输装置，用于多光路加工系统；入射基频光经过多个倍频晶体后，通过合束从一个端口输出或者未经合束从多个端口输出。本发明的高效倍频的装置及方法，可以充分利用基频光的能量，获得较高功率的倍频光输出，避免了由于高功率固体激光倍频中由于热致双折射造成的退偏导致能量利用率不高和倍频晶体的损伤问题。

如图1、4所示，本发明提供一种高效倍频的装置，其通过偏振合束方法进行倍频光合束；其结构包括：箱体10及位于箱体10内的光学组件，箱体10上设有入射光进口11和出射光出口12，光学组件包括光束准直装置20、缩束镜组30、多个倍频装置40、分光镜50(M1～M4)、扩束镜组60(D1～D4)、偏振分光棱镜70(P1～P3)、耦合透镜组80(G1～G2)、光纤熔接头90(Q1)和光纤91(F1～F2)，其中括号中所示的符号表示图1中对应多个结构的编号。

本发明的光学组件中以光线传播方向依次放置有光束准直装置20、缩束镜组30和多个倍频装置40，倍频装置40设置的数目依据基频光的功率进行布置，当基频光的功率低于0.5w时，无需对低于0.5w的基频光进行倍频。本发明以图1所示的4个倍频装置所示进行下述说明，倍频装置的数量不仅仅限于图1中的4个，实际应用中可以根据基频光功率的大小合理确定倍频装置的数量和所需其他光学元件的数量。

本发明的光束准直装置20由两个小孔光阑21组成，入射光进口11与两个小孔光阑21位于同一直线上；缩束镜组30包括一个输入的平凸透镜和一个输出的平凹透镜，缩束镜组30的两个透镜均镀有与基频光波段相一致的增透膜。相邻两倍频装置40之间以及最末端倍频装置40的后面均设有分光镜50，即第一倍频装置与第二倍频装置之间设有分光镜M1，第二倍频装置与第三倍频装置之间设有分光镜M2，第三倍频装置与第四倍频装置之间设有分光镜M3，第四倍频装置后方设有分光镜M4。本发明的倍频装置40用于将基频光转换为倍频光，分光镜50用于将上一倍频装置产生的混有基频光的倍频光分为基频光和倍频光。其中，基频光进入下一倍频装置中，倍频光经扩束镜组60、偏振分光棱镜70后再经耦合透镜组80耦合进几根光纤中，再将几根光纤通过光纤熔接头90熔接为一根光纤进行倍频光合束后从一个出射光出口输出。具体为：

分光镜M1分束的倍频光经扩束镜组D1、45°倍频光全反镜53(45°倍频光全反镜53可采用偏振分光棱镜进行替换，其作用是改变光线传输的方向)后进入偏振分光棱镜P1，分光镜M2分束的倍频光经扩束镜组D2后进入偏振分光棱镜P1，偏振分光棱镜P1将第一、第二两路倍频光进行合束后经耦合透镜组G1耦合在光纤F1中；分光镜M3分束的倍频光经扩束镜组D3、偏振分光棱镜P2(其作用是改变光线传输的方向)后进入偏振分光棱镜P3，分光镜M4分束的倍频光经扩束镜组D4后进入偏振分光棱镜P3，偏振分光棱镜P3将第三、第四两路倍频光进行合束后经耦合透镜组G2耦合在光纤F2中，光纤F1和光纤F2通过光纤熔接头Q1熔接为一根光纤进行倍频光合束后从一个出射光出口输出。

进一步，本发明的倍频装置40由通水热沉或温控炉进行温度控制；具体的：如图5、6所示，倍频装置40包括倍频晶体41、温控热沉42、控温水箱43和温控炉44，倍频晶体41安装在温控热沉42上，通过温控热沉42向倍频晶体41传递温度，温控热沉42安装在热沉固定支架上，控温水箱43与温控热沉42构成具有水循环通路的通水热沉，温控炉44与温控热沉42相连。当倍频装置40进行角度相位匹配时，使用控温水箱43与温控热沉42构成的通水热沉控制倍频晶体41的温度，控温精度为±0.1℃；当倍频装置40进行温度相位匹配时，使用温控炉44控制倍频晶体41的温度，控温精度为±0.1℃。

进一步，倍频晶体41的两个端面均镀有与基频光波段和倍频光波段相一致的增透膜，分光镜50上镀有与基频光波段相一致的增透膜和与倍频光波段相一致的全反膜。

进一步，扩束镜组60包括一个输入的平凹透镜和一个输出的平凸透镜，扩束镜组60的两个透镜均镀有与倍频光波段相一致的增透膜；耦合透镜组80包括一个输入的双凸透镜和一个输出的平凸透镜，耦合透镜组80的两个透镜均镀有与倍频光波段相一致的增透膜。

进一步，光学组件还包括二分之一波片51和聚焦透镜52，二分之一波片根据选择的相位匹配为Ⅰ类相位匹配或Ⅱ类相位匹配放置在对应的倍频装置前，进行偏振态的变化；同时，如果倍频光的偏振态不满足偏振分光棱镜的偏振要求，可以通过在偏振分光棱镜前设置二分之一波片以使其达到要求的偏振态。聚焦透镜对应放置在倍频装置前的光路上，聚焦透镜上镀有与基频光波段相一致的增透膜。晶体进行倍频时，可以通过在倍频装置前放置聚焦透镜的方法来获得最佳聚焦光斑，聚焦光斑不能太小，否则会因为功率密度过高导致倍频晶体的损伤；放置聚焦透镜的位置和聚焦透镜的曲率需要根据基频光的光斑大小来确定。

本发明提供一种图1所示装置的高效倍频的方法，包括：

入射基频光经过两个小孔光阑21和缩束镜组30后，进入第一倍频装置，产生的倍频光经分光镜M1反射后通过扩束镜组D1，扩束镜组是为了达到减小发散角的目的，经过45°倍频光全反镜53后到达偏振分光棱镜P1；剩余的基频光进入第二倍频装置，产生的倍频光经分光镜M2反射后通过扩束镜组D2，到达偏振分光棱镜P1；第一倍频装置、第二倍频装置产生的倍频光经偏振分光棱镜P1进行偏振合束后继续向前传播，经耦合透镜组G1耦合进光纤F1中；

经过第二倍频装置后剩余的基频光经过第三倍频装置，产生倍频光经分光镜M3反射后通过扩束镜组D3，经过45°倍频光全反镜或偏振分光棱镜P2后到达偏振分光棱镜P3；剩余的基频光进入第四倍频装置，产生的倍频光经分光镜M3反射后通过扩束镜组D4，到达偏振分光棱镜P3；第三倍频装置、第四倍频装置产生的倍频光经偏振分光棱镜P3进行偏振合束后继续向前传播，经耦合透镜组G2耦合进光纤F2中；

光纤F1和光纤F2通过光纤熔接头Q1熔接为一根光纤进行倍频光合束后从一个出射光出口输出。

如图2所示，本发明提供一种高效倍频的装置及方法，其通过光纤熔接方法进行倍频光合束；其与图1的结构大致相同，区别为：省去图1中45°倍频光全反镜53、偏振分光棱镜P1-P3、耦合透镜组G1-G2和光纤F1-F2，并将扩束镜组D1-D4换为耦合透镜组G3-G6，在其后分别接入光纤F3-F6，再利用光纤熔接头Q2将四根光纤熔接为一根，从而获得单路倍频光的输出。

如图3所示，本发明提供一种高效倍频的装置及方法，经过倍频装置产生的多路倍频光可以不进行合束，直接多光路输出，并且在多光路后面设置光学透镜传输装置，用于多光路加工系统中；其与图1的结构大致相同，区别为：省去图1中45°倍频光全反镜53、偏振分光棱镜P1-P3、耦合透镜组G1-G2和光纤F1-F2。

本发明可以通过角度相位匹配和温度相位匹配的方式进行倍频，而角度相位匹配和温度相位匹配的方式中包含Ⅰ类相位匹配和Ⅱ类相位匹配类型，故多块倍频晶体进行倍频时的组合方式有多种，这里将多种组合方式进行详细描述。对于倍频晶体为不同晶体(晶体切割角度或者最佳倍频温度相同)时，分为两种情况，即o+o→e，e+e→o(Ⅰ类相位匹配)和o+e→e，e+o→o(Ⅱ类相位匹配)，这里要求入射基频光的偏振态为线偏振光，由于出射倍频光的偏振态为同一偏振态的偏振光(垂直或者水平线偏振光)，所以利用偏振合束方法进行合束时，需要在扩束镜组后面放置二分之一波片将水平线偏振光变为垂直线偏振光，或者将垂直线偏振光变为水平线偏振光，即必须保证两路倍频光分别为两种偏振态的线偏振光时才能进行偏振合束。对于倍频晶体为同一种晶体(晶体切割角度或者最佳倍频温度不相同)时，即Ⅰ类+Ⅱ类+Ⅰ类+Ⅱ类+┈，这里需要将二分之一波片设置于Ⅱ类相位匹配的倍频装置前，通过旋转二分之一波片使水平线偏振光和垂直线偏振光入射光功率相等，以使其满足Ⅱ类相位匹配条件。对于倍频晶体为不同晶体时，只需保证偏振合束时两路倍频光分别为两种偏振态的线偏振光即可，具体操作步骤和上述类似，这里不再赘述。利用偏振合束后获得的合束倍频光由于具有两种偏振态(垂直或者水平线偏振光)，故此时需要进一步用光纤熔接的方法进行合束。实验过程中，需要根据基频光的具体状态合理灵活设计各种组合方式，以达到较高的倍频转换效率。

为实现对倍频晶体的温度控制，本发明采用控温水箱与温控热沉构成的通水热沉或温控炉控温的方式进行倍频晶体温度控制，控温精度高，有利于提高输出倍频光的稳定性。

为实现倍频光的合束，本发明采用偏振合束方法(对需要合束的倍频光的偏振态有要求)和光纤熔接方法(对需要合束的倍频光的偏振态没有要求)进行合束，有效提高了倍频光整体的转换效率。

需要说明的是，此高效倍频装置对于连续光和脉冲光都适用。

实施例一：

现以波长为1064nm的脉冲光作为基频光，倍频晶体为LBO(三硼酸锂)晶体，匹配方式为角度匹配中的Ⅰ类相位匹配，组合方式为Ⅰ类+Ⅰ类+Ⅰ类+┈为例对装置进行详细说明：

如图1所示，入射基频光脉宽为皮秒量级，光斑直径为1.5mm，经过缩束镜组缩束后光斑直径为1mm，基频光的偏振态为水平线偏振光，基频光入射第一块LBO晶体后，出射倍频光的偏振态为垂直线偏振光，利用水箱与铜制热沉相结合的方式冷却LBO晶体，冷却温度为26℃。倍频光经分光镜M1反射后经过扩束镜D1，再经过45°倍频光全反镜反射。这里需要注意的是，由于偏振分光棱镜所镀膜层为透射水平线偏振光，反射垂直线偏振光，所以需要在M1后放置一个二分之一波片，将倍频光(垂直线偏振光)变为水平线偏振光；通过第一块LBO晶体倍频后剩余的基频光通过第二块LBO晶体进行倍频，由于使用的是Ⅰ类相位匹配，故需要将第二倍频装置前的二分之一波片撤去，第二块LBO晶体产生的倍频光(垂直线偏振光)与第一块LBO晶体产生的倍频光(水平线偏振光)通过偏振分光棱镜P1进行偏振合束，合束后的倍频光通过耦合透镜组G1耦合进光纤F1中。需要根据基频光光斑大小，在倍频装置前合理放置聚焦透镜，第三与第四倍频装置产生倍频光的机理和上述相似，其产生的倍频光耦合进光纤F2中，最后将光纤F1和F2通过光纤熔接头Q1熔接为一根光纤，从而获得单路倍频光的输出。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种高效倍频的装置，包括箱体及位于所述箱体内的光学组件，所述箱体上设有入射光进口和出射光出口，其特征在于，所述光学组件包括以光线传播方向依次放置的光束准直装置、缩束镜组和多个倍频装置；

所述倍频装置由通水热沉或温控炉进行温度控制，相邻两所述倍频装置之间设有分光镜，所述分光镜将上一倍频装置产生的混有基频光的倍频光分为基频光和倍频光，基频光进入下一倍频装置中，所有倍频光经偏振合束方法或光纤熔接方法进行合束后从一个出射光出口输出，或所有倍频光未经合束从多个出射光出口输出；

所述光学组件还包括二分之一波片，所述二分之一波片根据选择的相位匹配为Ⅰ类相位匹配或Ⅱ类相位匹配放置在对应的倍频装置前，且位于上一倍频装置后，进行偏振态的变化；

所述光束准直装置由两个小孔光阑组成，所述入射光进口与两个所述小孔光阑位于同一直线上；所述缩束镜组包括一个输入的平凸透镜和一个输出的平凹透镜，所述缩束镜组的两个透镜均镀有与基频光波段相一致的增透膜；

所述倍频装置包括倍频晶体、温控热沉、控温水箱和温控炉，所述倍频晶体安装在所述温控热沉上，所述温控热沉安装在热沉固定支架上，所述控温水箱与所述温控热沉构成具有水循环通路的通水热沉，所述温控炉与所述温控热沉相连；当所述倍频装置进行角度相位匹配时，使用所述控温水箱与温控热沉构成的通水热沉控制所述倍频晶体的温度，控温精度为±0.1℃；当所述倍频装置进行温度相位匹配时，使用所述温控炉控制所述倍频晶体的温度，控温精度为±0.1℃；

所述倍频晶体的两个端面均镀有与基频光波段和倍频光波段相一致的增透膜，所述分光镜上镀有与基频光波段相一致的增透膜和与倍频光波段相一致的全反膜；

最末端的倍频装置的后方设有所述分光镜，当分光镜分束的基频光功率低于0.5w时，无需对低于0.5w的基频光进行倍频；

所述光学组件还包括二分之一波片和聚焦透镜，所述二分之一波片根据选择的相位匹配为Ⅰ类相位匹配或Ⅱ类相位匹配放置在对应的倍频装置前，进行偏振态的变化；所述聚焦透镜对应放置在所述倍频装置前的光路上，所述聚焦透镜上镀有与基频光波段相一致的增透膜；

当所述倍频光经偏振合束方法进行合束时：所有所述倍频光经扩束镜组、偏振分光棱镜后再经耦合透镜组耦合进几根光纤中，再将几根光纤通过光纤熔接头熔接为一根光纤进行倍频光合束后从一个出射光出口输出；

当所述倍频光经光纤熔接方法进行合束时：每一所述倍频光经耦合透镜组耦合进对应的光纤中，再将所有光纤通过光纤熔接头熔接为一根光纤进行倍频光合束后从一个出射光出口输出；

所述扩束镜组包括一个输入的平凹透镜和一个输出的平凸透镜，所述扩束镜组的两个透镜均镀有与倍频光波段相一致的增透膜；

所述耦合透镜组包括一个输入的双凸透镜和一个输出的平凸透镜，所述耦合透镜组的两个透镜均镀有与倍频光波段相一致的增透膜。

2.一种基于权利要求1所述的装置的高效倍频的方法，其特征在于，选用的倍频装置数量为4个，采用的合束方法为偏振合束方法；包括：

入射基频光经过光束准直装置、缩束镜组后，进入第一倍频装置，产生的倍频光经第一分光镜反射后通过第一扩束镜组，经过45°倍频光全反镜后到达第一偏振分光棱镜；剩余的基频光进入第二倍频装置，产生的倍频光经第二分光镜反射后通过第二扩束镜组，到达第一偏振分光棱镜；第一倍频装置、第二倍频装置产生的倍频光经第一偏振分光棱镜进行偏振合束后继续向前传播，经第一耦合透镜组耦合进第一光纤中；

经过第二倍频装置后剩余的基频光经过第三倍频装置，产生倍频光经第三分光镜反射后通过第三扩束镜组，经过45°倍频光全反镜或第二偏振分光棱镜后到达第三偏振分光棱镜；剩余的基频光进入第四倍频装置，产生的倍频光经第四分光镜反射后通过第四扩束镜组，到达第三偏振分光棱镜；第三倍频装置、第四倍频装置产生的倍频光经第三偏振分光棱镜进行偏振合束后继续向前传播，经第二耦合透镜组耦合进第二光纤中；

第一光纤和第二光纤通过光纤熔接头熔接为一根光纤进行倍频光合束后从一个出射光出口输出。

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