CN117239528A - 倍频晶体与电光调制元件复用的倍频控制方法与控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种倍频晶体与电光调制元件复用的倍频控制方法与控制装置。包括：通过倍频腔对基频光倍频获得出射光；根据出射光同时获得精调控制信号以及粗调控制信号；根据精调控制信号调节倍频腔的折射率；根据粗调控制信号调节所述倍频腔的腔长；经过反馈计算，实时调整精调控制信号以及粗调控制信号，精调控制信号与粗调控制信号相互配合调节倍频腔内光束传播的光程。本发明使得谐振腔具有多维度调节方式，提高了腔内光程的可调范围及响应速度，提高了非线性晶体的效率；整合了谐振腔外的电光调制器与非线性晶体，取消了设备谐振腔外的电光调制器，减少光路系统中使用的非线性晶体，简化了光路，提高了设备的调整可靠性和便捷性，降低了成本。

Description

倍频晶体与电光调制元件复用的倍频控制方法与控制装置

技术领域

本发明涉及倍频激光器领域，尤其涉及一种倍频晶体与电光调制元件复用的倍频控制方法与控制装置。

背景技术

紫外（UV）激光器在工业微加工领域具有广泛应用，如工业零部件的打标、钻孔、划片、焊接、切割以及医疗器械的微加工、电子元件封装、微型部件立体成型等。此外，在微电子学、光谱分析、光数据存储、光盘控制、大气探测、光化学、光生物学、空间光通信、激光诱发的物质原子荧光和UV吸收（如Si原子的荧光诱发、冷冻和控制）及医疗领域也有着广泛的应用前景。尤其是在工业加工领域，由于UV激光的波长短光子能量高，其聚焦光斑可以更小，且高能量UV光子可以直接破坏材料的化学键，相对于红外激光的“热熔”过程，UV激光加工时是“冷蚀”效应，这使得加工的尺寸可以更小，加工的精度得到提高。

1961年，美国密歇根大学的Franken等人发现红宝石激光（694.3 nm）通过石英晶体后产生了一条波长为347.15 nm的新谱线，新产生的光的频率正好是原入射光的两倍，也就是光倍频现象。这不同于以往的线性光学现象，标志着非线性光学的开端。激光倍频也称二次谐波（SHG），是利用非线性晶体在强激光作用下的二次非线性效应，使频率为ω的激光通过晶体后变为频率为2ω的倍频光，也是首个在实验上被观测到的非线性光学效应，后来非线性晶体成为光路中越来越普遍使用的器件。随着光路中非线性晶体越来越多，一方面，现有的光路系统中使用较多非线性晶体，使得光路变得复杂，另一方面，非线性晶体难以精确控制，其对光路影响巨大。此外，对于现有的谐振腔调节方案来说，为了实现倍频腔的模式与激光频率的匹配，有的仅通过调节谐振腔的腔长来实现倍频腔的模式与激光频率的匹配，但是由于环境、温度等对腔内光程的影响变化很快或由于激光频率变化很快，腔长变化来不及补偿腔内光程或激光频率的快速变化；而有的仅通过调节晶体折射率来实现倍频腔的模式与激光频率的匹配，但是当环境对腔内光程的影响变化很大或激光频率变化量很大时，晶体折射率的变化量无法补偿腔内光程或激光频率的大量变化，从而失锁，因此，现有的谐振腔调节方案均是通过一个维度进行调节控制，控制方式单一，灵敏度不高。

因此，如何提高非线性晶体的利用效率、简化光路以及优化多维度调节控制方式来实现倍频腔的模式与激光频率的匹配成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明旨在提供一种倍频晶体与电光调制元件复用的倍频控制方法与控制装置，以期至少部分地或全部地解决现有技术中存在的不足。

本发明要解决的技术问题通过以下技术方案来实现：

在一可选实施例中，本发明提供了一种倍频晶体与电光调制元件复用的倍频控制方法，包括如下步骤：通过倍频腔对基频光倍频获得出射光；将所述出射光转换为电信号，将所述电信号与射频元件产生的控制信号进行混合得到光束调制信号；根据所述光束调制信号获得精调控制信号；在根据光束调制信号获得精调控制信号的同时，还根据所述光束调制信号获得粗调控制信号；根据所述精调控制信号调节所述倍频腔的折射率；根据所述粗调控制信号调节所述倍频腔的腔长；经过反馈计算，实时调整所述精调控制信号以及所述粗调控制信号，所述精调控制信号与所述粗调控制信号相互配合调节所述倍频腔内光束传播的光程；

根据所述射频元件产生的控制信号对所述基频光倍频获得出射光的过程进行调制；

所述倍频腔包括谐振腔与非线性晶体；

所述根据所述精调控制信号调节所述倍频腔的折射率的步骤具体包括：通过直流电场元件沿垂直于光路的方向对非线性晶体施加直流电场；所述根据所述射频元件产生的控制信号对所述基频光倍频获得出射光的过程进行调制的步骤具体包括：通过交流电场元件沿垂直于光路的方向对所述非线性晶体施加交流电场。

在另一可选实施例中，本发明提供了一种倍频晶体与电光调制元件复用的倍频控制方法，所述非线性晶体位于所述谐振腔内且具有非线性效应，能够对所述基频光进行倍频。

在一可选实施例中，本发明提供了一种倍频晶体与电光调制元件复用的倍频控制装置，通过上述的一种倍频晶体与电光调制元件复用的倍频控制方法进行倍频控制，所述倍频控制装置包括倍频腔、反馈调节系统、直流电场元件和压电陶瓷，所述压电陶瓷与所述倍频腔靠近出射光一侧的谐振腔镜固定连接；其中：所述倍频腔用于对基频光倍频获得出射光；所述反馈调节系统用于根据所述出射光同时获得精调控制信号以及粗调控制信号；所述直流电场元件根据所述精调控制信号调节所述倍频腔的折射率；所述压电陶瓷用于根据所述粗调控制信号调节所述倍频腔的腔长；所述反馈调节系统还用于经过反馈计算，实时调整所述精调控制信号以及所述粗调控制信号，所述精调控制信号与所述粗调控制信号相互配合调节所述倍频腔内光束传播的光程。

在另一可选实施例中，本发明提供了一种倍频晶体与电光调制元件复用的倍频控制装置，所述反馈调节系统包括射频元件、光电转换器、信号处理单元和PID控制器；其中：所述射频元件用于产生控制信号；所述光电转换器用于将所述出射光转换为电信号；所述信号处理单元用于将所述电信号与射频元件产生的所述控制信号进行混合得到光束调制信号；所述PID控制器用于根据所述光束调制信号获得所述精调控制信号。

在另一可选实施例中，本发明提供了一种倍频晶体与电光调制元件复用的倍频控制装置，在得到所述光束调制信号的同时，所述PID控制器还用于根据所述光束调制信号获得所述粗调控制信号。

在另一可选实施例中，本发明提供了一种倍频晶体与电光调制元件复用的倍频控制装置，所述倍频控制装置还包括交流电场元件；所述交流电场元件沿垂直于光路的方向对所述非线性晶体施加交流电场，用于根据所述射频元件产生的控制信号对所述基频光倍频获得出射光的过程进行调制。

在另一可选实施例中，本发明提供了一种倍频晶体与电光调制元件复用的倍频控制装置，所述倍频腔包括谐振腔与非线性晶体，所述非线性晶体位于所述谐振腔内且具有非线性效应，能够对所述基频光进行倍频。

在另一可选实施例中，本发明提供了一种倍频晶体与电光调制元件复用的倍频控制装置，所述倍频控制装置包括直流电场元件；所述直流电场元件沿垂直于光路的方向对所述非线性晶体施加直流电场，用于根据精调控制信号调节倍频腔的折射率。

基于上述技术方案可知，本发明的倍频晶体与电光调制元件复用的倍频控制方法与控制装置使得谐振腔具有多维度调节方式，更加方便灵活；通过反馈调节实时调整各维度调节方式，各维度调节方式相互配合，极大地提高了腔内光程的可调范围以及响应速度，提高了非线性晶体的效率；将谐振腔外的电光调制器与非线性晶体整合成为单一元件，取消了设备谐振腔外的电光调制器，减少光路系统中使用的非线性晶体，简化了光路，提高了整体设备的调整可靠性和便捷性，并降低了设备成本。

附图说明

图1是本发明的一实施例的倍频控制装置的结构示意图；

图2是本发明的另一实施例的倍频晶体与电光调制元件复用的倍频控制装置的结构示意图。

在附图中，相同或对应的标号表示相同或对应的部分。

其中，附图中符号的简单说明如下：

1为基频光，2为谐振腔镜，3为非线性晶体，4为压电陶瓷，5为光电转换器，6为信号处理单元，7为PID控制器，8为直流电场元件，9为精调控制信号，10为粗调控制信号，11为射频（RF）元件，12为交流电场元件，13为电光调制器，14为压电陶瓷控制信号。

具体实施方式

为使本发明的目的、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，对本发明作进一步的详细说明。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明提供的实施例，至少部分或全部的解决如何提高非线性晶体的利用效率，如何简化光路以及如何多参数、多维度控制调节倍频控制装置的技术问题。通过多种反馈调节方式相结合，极大地提高了腔内光程的可调范围以及响应速度，提高了非线性晶体的效率。

在一可选的实施例中，本发明提供一种倍频控制装置。如图1所示，基频光1通过自由空间进入电光调制器（EOM）13，所述电光调制器13调整基频光1的参数，例如相位、强度、波长、频率等，所述电光调制器13的控制信号由射频（RF）元件11提供；之后将经调制的基频光入射至谐振腔镜2组成的谐振腔，基频光在谐振腔内多次反射经过非线性晶体3，产生非线性效应，例如倍频、三倍频；优选的，倍频腔包括所述谐振腔镜2与所述非线性晶体3。优选的，倍频腔由所述谐振腔镜2与所述非线性晶体3组成。出射光由谐振腔出射后进入光电转换器5，光电转换器5将光信号转化为电信号，将所述电信号传输至信号处理单元6，同时射频（RF）元件11产生的控制信号也传输至信号处理单元6，信号处理单元6对射频（RF）元件11的控制信号以及光信号转化的电信号进行混合，得到光束调制信号，该光束调制信号传输给PID控制器7，形成压电陶瓷控制信号14，并将该压电陶瓷控制信号14传输给压电陶瓷4，压电陶瓷4受压电陶瓷控制信号14的控制，进行伸长或缩短的变化，从而控制两个谐振腔镜2之间的距离L，进一步锁定不同条件下的光束起振条件，实现非线性晶体3的高效利用。其中，电光调制即利用电光效应实现的调制。电光调制的物理基础是电光效应，即是某些晶体在外加电场的作用下，其折射率将发生变化，当光波通过此介质时，其传输特性就受到影响而改变。调制晶体是电光调制器的核心部件，它按一定的方向加工成圆柱体或长方形体状，优选的，本发明中的非线性晶体3为调制晶体。

发明人在研究过程中，进一步发现图1对应实施例中所述倍频控制装置还可以进一步改进：压电陶瓷的控制精度相对较粗，并不能精细匹配谐振腔参数，因此，非线性晶体的利用效率相对较低，难以快速、精密地调整谐振腔内光束传播的光程；电光调制晶体与谐振腔内起到倍频作用的非线性晶体，本质上都是非线性晶体，其价格昂贵，多块晶体的使用提高了设备成本，并且使得光路的设计复杂化，对其进一步改进后，获得一种倍频晶体与电光调制元件复用的倍频控制装置，如图2所示。

在一可选的实施例中，本发明提供一种倍频晶体与电光调制元件复用的倍频控制装置，如图2所示，所述倍频控制装置包括一对谐振腔镜2组成的谐振腔，所述谐振腔内沿两个所述谐振腔镜2之间光路的方向上设置有非线性晶体3。优选的，倍频腔包括所述谐振腔镜2与所述非线性晶体3。优选的，倍频腔由所述谐振腔镜2与所述非线性晶体3组成。优选的，所述谐振腔镜2为两个或多个。所述非线性晶体3位于光路方向上。在另一可选的实施例中，所述非线性晶体3一侧垂直于光路的方向上设置有直流电场元件8，所述直流电场元件8沿垂直于光路的方向对非线性晶体3施加直流电场。在另一可选的实施例中，所述非线性晶体3一侧垂直于光路的方向上设置有交流电场元件12，所述交流电场元件12沿垂直于光路的方向对非线性晶体3施加交流电场。可选的，所述交流电场元件12沿垂直于光路的方向对倍频腔施加交流电场。可选的，所述非线性晶体3一侧是指在距离所述非线性晶体3侧面一定距离处的位置，所述一定距离处的位置能够位于谐振腔内部、或者能够位于谐振腔外壁上、或者可以位于谐振腔外部，其中距离的具体长度可由本领域技术人员根据需要设置或调整，在此不做限制。优选的，所述直流电场元件8与交流电场元件12于所述非线性晶体3一侧相邻设置，或所述直流电场元件8与交流电场元件12于所述非线性晶体3一侧间隔一定距离设置，或所述直流电场元件8与交流电场元件12之间隔着所述非线性晶体3相对设置。其中距离的具体长度可由本领域技术人员根据需要设置或调整，在此不做限制。优选的，所述非线性晶体3的侧面镀上金属膜，所述金属膜再加电极与外部直流电场元件8或交流电场元件12导通。优选的，所述金属膜使用金、银、铜或合金等材料，一般导电系数越高越好。基频光1通过自由空间入射至一对谐振腔镜2组成的谐振腔，基频光1在谐振腔内多次反射经过非线性晶体3，产生非线性效应，例如倍频、三倍频；通过非线性效应生成出射光。出射光由谐振腔出射后进入光电转换器5，将光信号转化为电信号，传输至信号处理单元6，同时射频（RF）元件11产生的控制信号也传输至信号处理单元6。信号处理单元6对射频（RF）元件11的控制信号以及光信号转化的电信号进行混合，得到光束调制信号，该光束调制信号传输给PID控制器7，形成谐振腔控制信号，该谐振腔控制信号可分为精调控制信号9以及粗调控制信号10。其中，精调控制信号9用于控制直流电场元件8，直流电场元件8对非线性晶体3施加可控的直流电场，从而调整非线性晶体的折射率n，从而调整折射腔内的光程；粗调控制信号10传输至压电陶瓷4，压电陶瓷4受粗调控制信号10控制，进行伸长或缩短的变化，从而控制两个谐振腔镜2之间的距离L，进一步锁定不同条件下的光束起振条件，实现非线性晶体3的高效利用。光束在倍频腔里传输一次的光程与倍频腔的长度和腔内介质的折射率成正比，其中，粗调控制信号通过改变腔长实现调节光束在倍频腔中传输的光程，精调控制信号通过改变倍频腔内非线性晶体的折射率来实现调节光束在倍频腔中传输时的光程。粗调控制信号和精调控制信号都是通过调节光束在倍频腔中传输时的光程来实现倍频腔的模式与光束频率的匹配。优选的，所述基频光为激光。射频（RF）元件11的控制信号同样调控交流电场元件12，交流电场元件12对非线性晶体3施加交流电场，从而将电光调制器的效果与倍频的效果整合至非线性晶体3中，从而大大提高了光路系统结构的简洁度。因此本发明提供的一种倍频晶体与电光调制元件复用的倍频控制装置至少具有如下有益效果：1、谐振腔具有粗调、精调两种调节方式，通过反馈调节方式，极大的提高了腔内光程的可调范围以及响应速度；2、将谐振腔外的电光调制器与非线性晶体整合成为单一元件，取消了设备谐振腔外的电光调制器，提高了整体设备的调整可靠性和便捷性，并降低了设备成本。

在一可选的实施例中，本发明提供一种倍频晶体与电光调制元件复用的倍频控制装置，所述倍频控制装置包括倍频晶体与电光调制元件复用的倍频光路，其中基频光入射一对谐振腔镜2组成的谐振腔，谐振腔内设置有非线性晶体3，基频光通过谐振腔的多次反射谐振，从而实现多次经过非线性晶体，从而实现倍频。其中，谐振腔内的光程s受非线性晶体的折射率n和两个谐振腔镜2之间的距离L影响，因此，通过谐振腔的腔镜设置有压电陶瓷4，同时，通过对非线性晶体3垂直于光路的方向施加直流电场；能够有效调节谐振腔内的光程s，从而动态锁定谐振腔与基频光，提高倍频晶体的利用效率。同时，通过对非线性晶体垂直于光路的方向施加交流电场，该非线性晶体能够同时实现对光束的电光的调制，从而实现了倍频晶体与电光调制元件的复用。进一步的，将输出光通过光电转换器，得到电信号，该电信号能够用于反馈光束信息，从而形成对压电陶瓷、直流电场以及交流电场的控制信号。

在一可选的实施例中，本发明提供一种倍频晶体与电光调制元件复用的倍频控制装置。基频光1为1340 nm的连续激光，通过自由空间入射至一对谐振腔镜2组成的谐振腔。优选的，谐振腔镜2为常见的平凹镜型。基频光1在谐振腔内多次反射经过非线性晶体3，产生非线性效应。优选的，其中非线性晶体3为BBO晶体。优选的，非线性晶体3也能够采用LBO或者KTP晶体等。通过非线性效应生成出射光，出射光由谐振腔出射。优选的，所述倍频控制装置为紫外(UV)激光器或外腔谐振倍频激光器等激光设备。在所述所述倍频控制装置的设计中，倍频晶体的选择非常重要。倍频晶体的匹配类型、匹配角度、有效非线性系数、走离角、接受角等都是需要考虑的重要因素，它们决定了倍频晶体的切割角度和长度，也影响到谐振腔的倍频效率及倍频光的稳定性。

在一可选的实施例中，出射光由谐振腔出射后进入光电转换器5，所述光电转换器5将光信号转化为电信号，所述电信号传输至信号处理单元6。优选的，所述信号处理单元6具体为一混频器件。同时射频（RF）元件11产生的控制信号也传输至信号处理单元6，所述信号处理单元6对射频（RF）元件11的控制信号以及光信号转化的电信号进行混合，得到光束调制信号。所述光束调制信号传输给PID控制器7，形成谐振腔控制信号，所述谐振腔控制信号可分为精调控制信号9以及粗调控制信号10。

其中，精调控制信号9控制直流电场元件8，直流电场元件8对非线性晶体3施加可控的直流电场，从而调整非线性晶体的折射率，从而调整折射腔内的光程s；粗调控制信号10传输至压电陶瓷4，压电陶瓷4受粗调控制信号10控制，进行伸长或缩短的变化，从而控制两个谐振腔镜2之间的距离L，进一步锁定不同条件下的光束起振条件，实现非线性晶体3的高效利用。

在一可选的实施例中，本发明提供一种倍频晶体与电光调制元件复用的倍频控制装置。在压电陶瓷4上加三角波信号使倍频腔处在扫描状态，通过示波器监视出射的光信号仔细调节匹配谐振腔镜和非线性晶体的空间位置以及倍频腔内的光程，使输入基频光和倍频腔的模式匹配达到最佳，其中，倍频腔由谐振腔和非线性晶体3组成。通过示波器监视比例积分电路输出的鉴频信号来调节相位延迟器的参数以获得最佳的鉴频信号。把比例积分电路输出的鉴频信号接入高压放大器，在把增益降为很小之后调节偏置电压，使倍频腔共振并锁定。根据射频（RF）元件11的控制信号调控交流电场元件12，交流电场元件12对非线性晶体3施加交流电场，从而将图1所对应的实施例中电光调制器13的调制效果与非线性晶体3倍频效果均整合至图1所对应的实施例的非线性晶体3中，采用频率边带调制技术将倍频腔的共振频率锁定到基波频率上。优选的，71 MHz的正弦射频信号电光调制器对基频光进行相位调制，在激光中心频率两侧产生71 MHz的边带调制信号。

在一可选实施例中，本发明提供了一种倍频控制方法。优选的，所述倍频控制方法是一种倍频晶体与电光调制元件复用的倍频控制方法。所述倍频控制方法能够应用于本发明中的部分或全部实施例。

在一可选实施例中，本发明提供了一种倍频晶体与电光调制元件复用的倍频控制方法。基频光1通过自由空间进入倍频控制装置。优选的，基频光1通过自由空间进入倍频腔，通过倍频腔对基频光倍频获得出射光。如图2所示，所述倍频控制装置包括一对谐振腔镜2组成的谐振腔，所述谐振腔内沿两个所述谐振腔镜2之间光路的方向上设置有非线性晶体3。优选的，倍频腔包括所述谐振腔镜2与所述非线性晶体3。优选的，倍频腔由所述谐振腔镜2与所述非线性晶体3组成。优选的，所述谐振腔镜2为两个或多个。所述非线性晶体3位于光路方向上。

在一可选实施例中，本发明提供了一种倍频晶体与电光调制元件复用的倍频控制方法。倍频控制方法能够用于所述倍频控制装置，所述倍频控制装置还包括交流电场元件；所述交流电场元件沿垂直于光路的方向对非线性晶体施加交流电场，用于根据所述射频元件产生的控制信号对所述基频光倍频获得出射光的过程进行调制，所述调制包括调整基频光1的参数，例如相位、强度、波长、频率等，其中，所述控制信号由射频（RF）元件11提供。基频光在谐振腔内多次反射经过非线性晶体3，产生非线性效应，例如倍频、三倍频。通过倍频腔对基频光倍频获得出射光，所述出射光由谐振腔出射后进入光电转换器5，光电转换器5将光信号转化为电信号，将所述电信号传输至信号处理单元6，同时射频（RF）元件11产生的控制信号也传输至信号处理单元6，信号处理单元6对射频（RF）元件11的控制信号以及光信号转化的电信号进行混合，得到光束调制信号，该光束调制信号传输给PID控制器7，经过PID控制器7处理获得精调控制信号9，根据所述精调控制信号调节所述倍频腔的折射率n。其中，根据所述精调控制信号调节所述倍频腔的折射率n的步骤具体包括精调控制信号9用于控制直流电场元件，所述直流电场元件沿垂直于光路的方向对所述非线性晶体施加直流电场，调节所述倍频腔的折射率n，上述过程称为精调。经过PID控制器7处理同时获得粗调控制信号10，并将该粗调控制信号10传输给压电陶瓷4，压电陶瓷4受粗调控制信号10控制，进行伸长或缩短的变化，从而控制两个谐振腔镜2之间的距离L，上述过程称为粗调。粗调虽然调节范围大但是调节宽带小，也就是能实现较大范围的腔长变化，但是变化较慢。精调具有调节带宽大但调节范围小的特点，其中调节带宽大也就是非线性晶体折射率变化很快，精调可以很好地补偿“因环境、温度对腔内光程的影响变化很快或基频光频率变化很快，腔长变化来不及补偿腔内光程或激光频率的快速变化”的情况，从而补偿粗调的缺点，另一方面，在精调即将超出或超出锁定范围时，适当调节粗调的设置位置来平移精调的范围，以弥补精调即将超出或超出锁定范围的影响，即精调飘出锁定范围的影响，可以通过粗调来弥补。本发明根据所述出射光同时获得精调控制信号以及粗调控制信号，经过反馈计算，实时调整精调控制信号9以及粗调控制信号10，其中，反馈计算是指反馈调节系统根据光电转换器5接收到的实时信号，由PID控制器7实时计算所述精调控制信号和所述粗调控制信号最优搭配值，使得倍频腔模式与基频光频率的快速匹配，同时精调没有超出锁定范围。所述精调控制信号9与所述粗调控制信号10相互配合调节所述倍频腔内光束传播的光程，使得粗调的调节范围大和精调的调节带宽大的优点相互结合，进一步快速、精确地锁定不同条件下的光束起振条件，实现非线性晶体3更加高效地调节和利用，从而更长期、更有效以及更稳定地实现倍频腔模式与基频光频率的快速匹配。

应该指出，上述详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语均具有与本发明所属技术领域的普通技术人员的通常理解所相同的含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位，如旋转90度或处于其他方位，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

在上面详细的说明中，参考了附图，附图形成本文的一部分。在附图中，类似的符号典型地确定类似的部件，除非上下文以其他方式指明。在详细的说明书、附图及权利要求书中所描述的图示说明的实施方案不意味是限制性的。在不脱离本文所呈现的主题的精神或范围下，其他实施方案可以被使用，并且可以作其他改变。

以上所述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 (8)

1.一种倍频晶体与电光调制元件复用的倍频控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

通过倍频腔对基频光倍频获得出射光；

将所述出射光转换为电信号，将所述电信号与射频元件产生的控制信号进行混合得到光束调制信号；根据所述光束调制信号获得精调控制信号；

在根据光束调制信号获得精调控制信号的同时，还根据所述光束调制信号获得粗调控制信号；

根据所述精调控制信号调节所述倍频腔的折射率；根据所述粗调控制信号调节所述倍频腔的腔长；

经过反馈计算，实时调整所述精调控制信号以及所述粗调控制信号，所述精调控制信号与所述粗调控制信号相互配合调节所述倍频腔内光束传播的光程；

根据所述射频元件产生的控制信号对所述基频光倍频获得出射光的过程进行调制；

所述倍频腔包括谐振腔与非线性晶体；

所述根据所述精调控制信号调节所述倍频腔的折射率的步骤具体包括：通过直流电场元件沿垂直于光路的方向对非线性晶体施加直流电场；所述根据所述射频元件产生的控制信号对所述基频光倍频获得出射光的过程进行调制的步骤具体包括：通过交流电场元件沿垂直于光路的方向对所述非线性晶体施加交流电场。

2.如权利要求1所述的倍频控制方法，其特征在于，所述非线性晶体位于所述谐振腔内且具有非线性效应，能够对所述基频光进行倍频。

3.一种倍频晶体与电光调制元件复用的倍频控制装置，其特征在于，通过如权利要求1或2所述的倍频控制方法进行倍频控制，所述倍频控制装置包括倍频腔、反馈调节系统、直流电场元件和压电陶瓷，所述压电陶瓷与所述倍频腔靠近出射光一侧的谐振腔镜固定连接；其中：

所述倍频腔用于对基频光倍频获得出射光；

所述反馈调节系统用于根据所述出射光同时获得精调控制信号以及粗调控制信号；

所述直流电场元件根据所述精调控制信号调节所述倍频腔的折射率；所述压电陶瓷用于根据所述粗调控制信号调节所述倍频腔的腔长；

所述反馈调节系统还用于经过反馈计算，实时调整所述精调控制信号以及所述粗调控制信号，所述精调控制信号与所述粗调控制信号相互配合调节所述倍频腔内光束传播的光程。

4.如权利要求3所述的倍频控制装置，其特征在于，所述反馈调节系统包括射频元件、光电转换器、信号处理单元和PID控制器；其中：

所述射频元件用于产生控制信号；

所述光电转换器用于将所述出射光转换为电信号；

所述信号处理单元用于将所述电信号与所述射频元件产生的控制信号进行混合得到光束调制信号；

所述PID控制器用于根据所述光束调制信号获得所述精调控制信号。

5.如权利要求4所述的倍频控制装置，其特征在于，在得到所述光束调制信号的同时，所述PID控制器还用于根据所述光束调制信号获得所述粗调控制信号。

6.如权利要求4或5所述的倍频控制装置，其特征在于，所述倍频控制装置还包括交流电场元件；所述交流电场元件沿垂直于光路的方向对非线性晶体施加交流电场，用于根据所述射频元件产生的控制信号对所述基频光倍频获得出射光的过程进行调制。

7.如权利要求3所述的倍频控制装置，其特征在于，所述倍频腔包括谐振腔与非线性晶体，所述非线性晶体位于所述谐振腔内且具有非线性效应，能够对所述基频光进行倍频。

8.如权利要求7所述的倍频控制装置，其特征在于，所述直流电场元件沿垂直于光路的方向对所述非线性晶体施加直流电场，用于根据精调控制信号调节倍频腔的折射率。