CN117638617A - 一种简并态光参量振荡激光器 - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
本申请公开了一种简并态光参量振荡激光器，包括依次相连的激光发生部，光参量谐振腔，滤光片，光电探测器，数据采集器，所述光参量谐振腔内依次设置有非线性光学晶体和损耗控制元件，成本低，稳定性高，市场价值巨大，在频率简并处能够实现稳定的光参量输出。
Description
技术领域
本申请涉及一种简并态光参量振荡激光器，属于激光器领域。
背景技术
光学参量振荡器(OPO)是一种基于泵浦源电场与双折射非线性光学材料(NLO)之间参量相互作用的可调谐激光源。OPO是一种通过三光子参量过程将泵浦频率转换为连续可调谐的器件。它提供了一种有效的方法，能够在宽光谱区域产生广泛可调谐的相干激光，这是普通的激光器光源无法实现的。在2-20微米的光谱范围内，分子具有一定的吸收特性，且缺乏宽波段可调谐的激光源，而光学参量振荡过程起着重要作用。正是由于具备宽波段调谐和高效的能量转换特性，光学参量振荡器在许多应用中由巨大吸引力，在激光光谱、遥感、痕量气体检测、污染监测、光生物学、药物合成和光学雷达等广泛使用。
在满足相位匹配的情况下，三个相互作用的光束在介质中传播时产生干涉，产生的信号光和闲频光在泵浦光束的发散处经历持续不断的增益。与一般的固体激光器通过粒子数反转实现激光输出不同的是，OPO在参数产生过程中，增益是由介质所表现出的非线性极化引起的相互作用光束之间的干涉过程提供的。因此，为了获得持续不断的振荡，需要同一般固体激光器一样的反馈过程。只有单一的信号光或者闲频光的频率反馈的OPO系统为单谐振OPO(SRO)，而信号光和闲频光同时在腔中谐振的OPO系统则被称为双谐振OPO(DRO)。特殊的，当信号光波长与闲频光波长一致时，两个波长会相互竞争，从而导致输出激光波长极为不稳定。
中国实用新型专利201520204668.8，提出了一种光参量振荡级、放大级以及差频实现1.2-17微米激光输出，但是没有考虑简并点位置的激光输出问题。
中国发明专利201710821640.2，提出一种光参量振荡腔内设置两个非线性光学晶体的方法解决了二次泵浦阈值高的问题，但未考虑到解决简并态的问题。
中国发明专利00137706.X，提出了一种非谐振光参量振荡器，两个前后可以分别输出单一的调谐激光，但仍然不能解决简并态的问题。
发明内容
为了解决现有技术中存在的光参量振荡器均在频率简并处无法实现稳定的光参量输出的问题，根据本申请的一个方面，提供了一种简并态光参量振荡激光器，包括依次相连的激光发生部，光参量谐振腔，滤光片，光电探测器，数据采集器；
所述光参量谐振腔内依次设置有非线性光学晶体和损耗控制元件。
光参量谐振腔可以是腔内光参量振荡，也可以是腔外光参量振荡，是为光参量过程提供谐振腔。
光电探测器可以将接收到的光参量振荡输出的光信号转换为电信号，并将该电信号实时传递给数据采集器。
采用损耗控制的方式，该损耗控制元件可以实现对光参量振荡腔的损耗控制，通过抑制某一个方向的损耗，控制振荡的两个波长，仅输出同一个波长。
采用频率反馈的方式，实现对偏振选择的精确控制，比如，数据采集器可以对激光输出的信号进行时间域的分析并进行傅里叶变换到频率域后再发送到计算机，在控制前，频率为V1、V2、V3......Vn，通过控制损耗，使得频率V1＝V2＝V3＝......Vn，以此实现简并态高效控制。
可选地，所述损耗控制元件选用镀膜镜片或具有各向异性的晶片；
所述镀膜镜片选用布鲁斯特角入射的镀干涉膜层或者正入射具有二向色性的镜片或者偏振分光棱镜中的一种；
所述具有各向异性的晶片选用尼科耳(Nicol)棱镜或者格兰(Glan)棱镜或者沃拉斯顿(Wollaston)棱镜中的一种，或者也可选择其他具有类似性质的晶片。
可选地，所述光参量谐振腔由一对光参量振荡激光腔镜构成；
所述非线性光学晶体和所述损耗控制元件依次设置在所述一对光参量振荡激光腔镜之间。
可选地，所述激光发生部采用基频光光源。
此时该简并态光参量振荡激光器为腔外光参量振荡。
可选地，所述激光发生部采用依次设置的激光谐振腔镜片和激光晶体。
此时该简并态光参量振荡激光器为腔内光参量振荡。
可选地，所述基频光光源选自脉冲纳秒、皮秒或者飞秒激光器中的一种。
可选地，所述非线性光学晶体选用BBO晶体、KTP晶体或者KTA晶体。
可选地，所述光参量振荡激光腔镜包括532nm高透过以及1064nm高反射的镀膜参数。
本申请能产生的有益效果包括：
本申请所提供的一种简并态光参量振荡激光器，成本低，稳定性高，市场价值巨大，在频率简并处能够实现稳定的光参量输出。
附图说明
图1为本申请实施例1中提供的简并态光参量振荡激光器的结构示意图；
图2为本申请实施例2中提供的简并态光参量振荡激光器的结构示意图；
图3为在经过本申请提供的简并态光参量振荡激光器对激光进行控制前激光频率与强度示意图；
图4为在经过本申请提供的简并态光参量振荡激光器对激光进行控制后激光频率与强度示意图。
部件和附图标记列表：
1、基频光光源；2、光参量振荡激光腔镜；3、滤光片；4、光电探测器；5、数据采集器；6、非线性光学晶体；7、损耗控制元件；8、计算机；9、激光谐振腔镜片；10、激光晶体。
具体实施方式
下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。
下列实施例中，光电探测器可选择美国THORLABS提供的DET025A，测定波长范围为400-1100ns；或者也可选择美国THORLABS提供的FD10D，测定波长范围为900-2600nm。
采用的晶体原料购自福建福晶科技股份有限公司。
实施例1
如图1所示，根据本申请的一种实施方式，提供一种腔外简并态光参量振荡激光器，包括依次相连的激光发生部，光参量谐振腔，滤光片3，光电探测器4，数据采集器5；
所述光参量谐振腔内依次设置有非线性光学晶体6和损耗控制元件7。
所述激光发生部采用基频光光源1，选择高峰值功率的532nm的脉冲激光。
所述光参量谐振腔由一对光参量振荡激光腔镜2构成，所述光参量振荡激光腔镜2包括532nm高透过以及1064nm高反射的镀膜参数；
所述非线性光学晶体6和所述损耗控制元件7依次设置在所述一对光参量振荡激光腔镜2之间。
所述非线性光学晶体6选用BBO晶体，置于样品架上，可以调节位置精确放置样品。
所述损耗控制元件7选用镀膜镜片或具有各向异性的晶片。
所述镀膜镜片选用布鲁斯特角入射的镀干涉膜层或者正入射具有二向色性的镜片或者偏振分光棱镜；
所述具有各向异性的晶片选用尼科耳(Nicol)棱镜或者格兰(Glan)棱镜或者沃拉斯顿(Wollaston)棱镜中的一种。
滤光片3，用于滤掉杂散光，仅光参量振荡输出的1064nm激光可以通过。
光电探测器4测定经过滤光片3后的1064nm光的强度，将接收到的光参量振荡输出的光信号转换为电信号，并将该电信号实时传递给数据采集器5。
采用损耗控制的方式，该损耗控制元件7可以实现对光参量振荡腔的损耗控制，通过抑制某一个方向的损耗，控制振荡的两个波长，仅输出同一个波长。
采用频率反馈的方式，实现对偏振选择的精确控制，比如，数据采集器5可以对激光输出的信号进行时间域的分析并进行傅里叶变换到频率域后再发送到计算机8，如图3所示，在控制前，频率为V1、V2、V3......Vn，如图4所示，通过控制损耗，使得频率V1＝V2＝V3＝......Vn，以此实现简并态高效控制。
实施例2
如图2所示，根据本申请的另一种实施方式，提供一种腔内简并态光参量振荡激光器，包括依次相连的激光发生部，光参量谐振腔，滤光片3，光电探测器4，数据采集器5；
所述光参量谐振腔内依次设置有非线性光学晶体6和损耗控制元件7。
所述激光发生部采用依次设置的激光谐振腔镜片9和激光晶体10。
激光晶体10，用于产生1064nm的激光。
激光谐振腔镜片9，用于对1064nm的激光进行高反射。
所述光参量谐振腔由一对光参量振荡激光腔镜2构成，所述光参量振荡激光腔镜2包括1064nm高透过以及2128nm高反射的镀膜参数；
所述非线性光学晶体6和所述损耗控制元件7依次设置在所述一对光参量振荡激光腔镜2之间。
所述非线性光学晶体6选用KTP晶体或者KTA晶体，置于样品架上，可以调节位置精确放置样品。
所述损耗控制元件7选用镀膜镜片或具有各向异性的晶片。
所述镀膜镜片选用布鲁斯特角入射的镀干涉膜层或者正入射具有二向色性的镜片或者偏振分光棱镜；
所述具有各向异性的晶片选用尼科耳(Nicol)棱镜或者格兰(Glan)棱镜或者沃拉斯顿(Wollaston)棱镜中的一种。
滤光片3，用于滤掉杂散光，仅光参量振荡输出的2128nm激光可以通过。
光电探测器4测定经过滤光片3后的2128nm光的强度，将接收到的光参量振荡输出的光信号转换为电信号，并将该电信号实时传递给数据采集器5。
采用损耗控制的方式，该损耗控制元件7可以实现对光参量振荡腔的损耗控制，通过抑制某一个方向的损耗，控制振荡的两个波长，仅输出同一个波长。
采用频率反馈的方式，实现对偏振选择的精确控制，比如，数据采集器5可以对激光输出的信号进行时间域的分析并进行傅里叶变换到频率域后再发送到计算机8，如图3所示，在控制前，频率为V1、V2、V3......Vn，如图4所示，通过控制损耗，使得频率V1＝V2＝V3＝......Vn，以此实现简并态高效控制。
以上所述，仅是本申请的部分实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。
Claims (8)
1.一种简并态光参量振荡激光器，其特征在于，包括依次相连的激光发生部，光参量谐振腔，滤光片，光电探测器，数据采集器；
所述光参量谐振腔内依次设置有非线性光学晶体和损耗控制元件。
2.根据权利要求1所述的一种简并态光参量振荡激光器，其特征在于，所述损耗控制元件选用镀膜镜片或具有各向异性的晶片；
所述镀膜镜片选用布鲁斯特角入射的镀干涉膜层或者正入射具有二向色性的镜片或者偏振分光棱镜；
所述具有各向异性的晶片选用尼科耳棱镜或者格兰棱镜或者沃拉斯顿棱镜中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种简并态光参量振荡激光器，其特征在于，所述光参量谐振腔由一对光参量振荡激光腔镜构成；
所述非线性光学晶体和所述损耗控制元件依次设置在所述一对光参量振荡激光腔镜之间。
4.根据权利要求3所述的一种简并态光参量振荡激光器，其特征在于，所述激光发生部采用基频光光源。
5.根据权利要求3所述的一种简并态光参量振荡激光器，其特征在于，所述激光发生部采用依次设置的激光谐振腔镜片和激光晶体。
6.根据权利要求4所述的一种简并态光参量振荡激光器，其特征在于，所述基频光光源选自脉冲纳秒、皮秒或者飞秒激光器中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种简并态光参量振荡激光器，其特征在于，所述非线性光学晶体选用BBO晶体、KTP晶体或者KTA晶体。
8.根据权利要求3所述的一种简并态光参量振荡激光器，其特征在于，所述光参量振荡激光腔镜包括532nm高透过以及1064nm高反射的镀膜参数。
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- 2023-11-28 CN CN202311621620.2A patent/CN117638617A/zh active Pending
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