CN118299916A - 一种光学参量振荡器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光学参量振荡器，包括：在基频模块与倍频模块之间加设第一镜片组件，第一镜片组件能够使具有第一波长的第一激光反射，具有第二波长的第三激光透射。进而振荡组件中的镜片不再需要偏转，保证具有较高的能量转化效率。由此，经晶体反射的第三激光可以与第二激光的光路保持平行，进而不再需要有足够长的光路使偏转距离大于基频模块的宽度，可有效缩短光路。当第三激光反射回到第一镜片组件后，直接透射穿过第一镜片组件，而不再进行反射回到基频模块。综上，这种方式能够保证较高能量转化效率的情况下，明显地降低光路的长度。

Description

一种光学参量振荡器

技术领域

本发明一般涉及光学参量振荡器技术领域，具体涉及一种光学参量振荡器。

背景技术

普通固体激光器的光路结构为基频-倍频这种直线型设计，应用到光学参量振荡器系统中时，为了避免返回的激光损伤基频模块，一般均会在光学参量振荡器系统中的镜片偏转较小的角度，进而使返回的激光发生偏转，不再射入基频模块。

这种情况下，偏转角度过大会使能量转换效率大幅度降低，而为了保证能量转换效率不产生明显的降低，并使返回的激光偏转足够的距离，保证光斑不再照射在基频模块，需要将总体光路拉长到1至1.5米的距离，十分不便。由此，难以同时保证较高的能量转换效率与较短的光路。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种光学参量振荡器。

本发明提供一种光学参量振荡器，包括：

基频模块，所述基频模块用于发射第一激光；所述第一激光具有第一波长；

第一镜片组件，所述第一镜片组件设置在所述基频模块的出射端与倍频模块的入射端之间；所述第一镜片组件用于使所述第一激光发生反射，进而射入倍频模块，使具有第二波长的激光发生透射；

倍频模块，所述倍频模块用于接收到所述第一激光后将所述第一激光转化为第二激光；所述第二激光具有第二波长；所述第一波长等于第二波长的设定倍数；

第二镜片组件，所述第二镜片组件，设置在所述倍频模块的出射端与振荡组件的入射端之间，用于将所述第二激光沿第一光路反射至振荡组件；

振荡组件，所述振荡组件用于接收所述第二激光，对所述第二激光进行非线性化过程；所述振荡组件包括：

第三镜片，所述第三镜片用于接收所述第二激光并将所述第二激光沿第一方向反射至晶体处；

晶体，所述晶体用于对所述第二激光进行非线性化过程，得到具有不同波长的信号光、闲频光和第三激光；所述第三激光具有第二波长；

所述晶体还用于使所述第三激光发生透射，使所述信号光和闲频光发生反射；

第四镜片，所述第四镜片设置在所述晶体远离第三镜片的一侧，且法线平行于所述第一方向；所述第四镜片用于使第三激光发生反射，沿第二光路依次经过所述第二镜片组件、倍频模块和第一镜片组件，并在所述第一镜片组件处发生透射；所述第二光路与所述第一光路平行。

根据本发明提供的技术方案，所述第一镜片组件包括：

第一镜片，所述第一镜片设置在所述基频模块的出射端；所述第一镜片用于将所述基频模块发射的所述第一激光反射至第二镜片；

第二镜片，所述第二镜片设置在所述倍频模块的入射端；所述第二镜片用于将所述第一镜片反射来的所述第一激光反射至所述倍频模块；

所述第二镜片还用于使所述第三激光发生透射。

根据本发明提供的技术方案，第一镜片组件还包括：

第一光阑，所述第一光阑设置在所述第一镜片与所述第二镜片之间；所述第一镜片反射的第一激光经过所述第一光阑入射至所述第二镜片；所述第一光阑用于限制所述第一激光的光斑。

根据本发明提供的技术方案，所述第二镜片组件包括：

反射镜片组，所述反射镜片组设置在所述倍频模块的出射端与所述第三镜片之间，用于将所述第二激光沿第一光路反射至第三镜片；还用于将所述第第三激光沿第二光路反射至所述倍频模块；

第二光阑，所述第二光阑设置在所述倍频模块的出射端与所述反射镜片组之间；所述第三激光经过所述第二光阑，所述第二光阑用于限制所述第三激光的光斑。

根据本发明提供的技术方案，所述闲频光和信号光的波长均处于设定范围；所述第三镜片和所述第四镜片还用于使所述闲频光和信号光发生透射；

所述振荡组件还包括：

第五反射镜，所述第五反射镜设置在所述第三镜片远离所述晶体一侧，且法线平行于所述第一方向，用于反射所述闲频光和信号光；

第六透射镜，所述第六透射镜设置在所述第四镜片远离所述晶体一侧，用于透射所述闲频光和信号光。

根据本发明提供的技术方案，所述振荡组件还包括：

振镜电机，所述振镜电机的驱动端与所述晶体固定连接，用于带动所述晶体转动，调节所述信号光的波长。

根据本发明提供的技术方案，还包括：

光阱，所述光阱设置在所述第一镜片组件远离所述倍频模块的一侧；

所述第二激光自振荡组件的入射端射出后，依次经过所述第二镜片组件、倍频模块和第一镜片组件后射入光阱。

本发明的有益效果在于：

在基频模块与倍频模块之间加设第一镜片组件，第一镜片组件能够使具有第一波长的第一激光反射，具有第二波长的第三激光透射。进而振荡组件中的镜片不再需要偏转，保证具有较高的能量转化效率。由此，经晶体反射的第三激光可以与第二激光的光路保持平行，进而不再需要有足够长的光路使偏转距离大于基频模块的宽度，可有效缩短光路。当第三激光反射回到第一镜片组件后，直接透射穿过第一镜片组件，而不再进行反射回到基频模块。综上，这种方式能够保证较高能量转化效率的情况下，明显地降低光路的长度。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为一种光学参量振荡器的结构示意图；

其中：01、第一激光；02、第二激光；03、第三激光；04、闲频光；05、信号光；

1、基频模块；2、第一镜片组件；3、倍频模块；4、振荡组件；5、第一镜片；6、第二镜片；7、第一光阑；8、反射镜片组；9、第二光阑；10、第三镜片；11、晶体；12、振镜电机；13、第四镜片；14、第五反射镜；15、第六透射镜；16、光阱。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

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。

请参考图1，本发明提供一种光学参量振荡器，包括：

基频模块1，所述基频模块1用于发射第一激光01；所述第一激光01具有第一波长；

第一镜片组件2，所述第一镜片组件2设置在所述基频模块1的出射端与倍频模块3的入射端之间；所述第一镜片组件2用于使所述第一激光01发生反射，进而射入倍频模块3，使具有第二波长的激光发生透射；

倍频模块3，所述倍频模块3用于接收到所述第一激光01后将所述第一激光01转化为第二激光02；所述第二激光02具有第二波长；所述第一波长等于第二波长的设定倍数；

第二镜片组件，所述第二镜片组件，设置在所述倍频模块3的出射端与振荡组件4的入射端之间，用于将所述第二激光02沿第一光路反射至振荡组件4；

振荡组件4，所述振荡组件4用于接收所述第二激光02，对所述第二激光02进行非线性化过程；所述振荡组件4包括：

第三镜片10，所述第三镜片10用于接收所述第二激光02并将所述第二激光02沿第一方向反射至晶体11处；

晶体11，所述晶体11用于对所述第二激光02进行非线性化过程，得到具有不同波长的信号光05、闲频光04和第三激光03；所述第三激光03具有第二波长；

所述晶体11还用于使所述第三激光03发生透射，使所述信号光05和闲频光04发生反射；

第四镜片13，所述第四镜片13设置在所述晶体11远离第三镜片10的一侧，且法线平行于所述第一方向；所述第四镜片13用于使第三激光03发生反射，沿第二光路依次经过所述第二镜片组件、倍频模块3和第一镜片组件2，并在所述第一镜片组件2处发生透射；所述第二光路与所述第一光路平行。

具体地，所述晶体11使用β-硼酸钡。

本实施例中，倍频模块3为二倍频模块。例如，第一激光的第一波长为1064纳米，则转化后的第二激光的第二波长为532纳米，因此设定倍数为2。

由于第二激光02的所有能量被晶体11非线性化生成了信号光05和闲频光04。第三激光03作为第二激光02剩余的光束，虽然与第二激光02频率相同，但是第三激光03的能量低于第二激光02。

进一步地，所述第一镜片组件2包括：

第一镜片5，所述第一镜片5设置在所述基频模块1的出射端；所述第一镜片5用于将所述基频模块1发射的所述第一激光01反射至第二镜片6；

第二镜片6，所述第二镜片6设置在所述倍频模块3的入射端；所述第二镜片6用于将所述第一镜片5反射来的所述第一激光01反射至所述倍频模块3；

所述第二镜片6还用于使所述第三激光03发生透射。

进一步地，第一镜片组件2还包括：

第一光阑7，所述第一光阑7设置在所述第一镜片5与所述第二镜片6之间；所述第一镜片5反射的第一激光01经过所述第一光阑7入射至所述第二镜片6；所述第一光阑7用于限制所述第一激光01的光斑。

进一步地，所述第二镜片组件包括：

反射镜片组8，所述反射镜片组8设置在所述倍频模块3的出射端与所述第三镜片10之间，用于将所述第二激光02沿第一光路反射至第三镜片10；还用于将所述第第三激光03沿第二光路反射至所述倍频模块3；

第二光阑9，所述第二光阑9设置在所述倍频模块3的出射端与所述反射镜片组8之间；所述第三激光03经过所述第二光阑9，所述第二光阑9用于限制所述第三激光03的光斑。

具体地，设置光阑可以限制激光的光斑，使激光能够全部照射在倍频模块的晶体上。

进一步地，所述闲频光04和信号光05的波长均处于设定范围；所述第三镜片10和所述第四镜片13还用于使所述闲频光04和信号光05发生透射；

所述振荡组件4还包括：

第五反射镜14，所述第五反射镜14设置在所述第三镜片10远离所述晶体11一侧，且法线平行于所述第一方向，用于反射所述闲频光04和信号光05；

第六透射镜15，所述第六透射镜15设置在所述第四镜片13远离所述晶体11一侧，用于透射所述闲频光04和信号光05。

具体地，设定范围为：700到1000纳米。

第一镜片5可实现的效果为：波长为1064纳米的激光在入射角为45度时可反射，波长为532纳米的激光在入射角为45度时可透射；

第二镜片6可实现的效果为：波长为1064纳米的激光在入射角为45度时可反射，波长为532纳米的激光在入射角为45度时可透射；

反射镜片组8可实现的效果为：波长为532纳米的激光可反射；

第三镜片10可实现的效果为：波长700到1000纳米的激光可透射，波长为532纳米的激光可反射；

第四镜片13可实现的效果为：波长700到1000纳米的激光可透射，波长为532纳米的激光可反射；

第五反射镜14可实现的效果为：波长700到1000纳米的激光可反射；

第六透射镜15可实现的效果为：波长700到1000纳米的激光可透射。

工作过程：

基频模块1发射第一激光01，第一镜片5反射第一激光01，第一激光01经过第一光阑7后，由第二镜片6反射进入倍频模块3。

倍频模块3将第一激光01转化为第二激光02并射出，经第二光阑9和反射镜片组8射入振荡组件4。

振荡组件4内的第三镜片10将第二激光02反射至晶体11上，进行非线性化过程，得到信号光05和闲频光04，以及第三激光03；

第三激光03经第四镜片13反射，再经过晶体11、第三镜片10、反射镜片组8和第二光阑9反射回到倍频模块3，最后经过第二镜片6时，发生透射进入光阱16；

信号光05和闲频光04自晶体11发射至第五反射镜14进行反射，最后经过第三镜片10、晶体11、第四镜片13和第六透射镜15射出。

由此，返回的第三激光03不会再照射在基频模块1上，第四镜片13和第三镜片10均不用偏转角度，可使第三镜片10的法线平行于第一方向，能够保证具有较高的能量转换效率，同时使光路长度能够设计得更短。

进一步地，所述振荡组件4还包括：

振镜电机12，所述振镜电机12的驱动端与所述晶体11固定连接，用于带动所述晶体11转动，调节所述信号光05的波长。

进一步地，还包括：

光阱16，所述光阱16设置在所述第一镜片组件2远离所述倍频模块3的一侧；

所述第二激光02自振荡组件4的入射端射出后，依次经过所述第二镜片组件、倍频模块3和第一镜片组件2后射入光阱16。

具体地，由于晶体主轴和几何轴之间存在夹角，振镜电机12带动晶体11旋转可以调节信号光05的波长。

为了避免剩余的第二激光02照射到其他部位产生损伤，本实施例中，还在第一镜片组件2远离所述倍频模块3的一侧设置了光阱16，用于吸收剩余的第二激光02。

以上描述仅为本发明的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本发明中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本发明中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (7)

1.一种光学参量振荡器，其特征在于，包括:

基频模块(1)，所述基频模块(1)用于发射第一激光(01)；所述第一激光(01)具有第一波长；

第一镜片组件(2)，所述第一镜片组件(2)设置在所述基频模块(1)的出射端与倍频模块(3)的入射端之间；所述第一镜片组件(2)用于使所述第一激光(01)发生反射，进而射入倍频模块(3)，使具有第二波长的激光发生透射；

倍频模块(3)，所述倍频模块(3)用于接收到所述第一激光(01)后将所述第一激光(01)转化为第二激光(02)；所述第二激光(02)具有第二波长；所述第一波长等于第二波长的设定倍数；

第二镜片组件，所述第二镜片组件，设置在所述倍频模块(3)的出射端与振荡组件(4)的入射端之间，用于将所述第二激光(02)沿第一光路反射至振荡组件(4)；

振荡组件(4)，所述振荡组件(4)用于接收所述第二激光(02)，对所述第二激光(02)进行非线性化过程；所述振荡组件(4)包括：

第三镜片(10)，所述第三镜片(10)用于接收所述第二激光(02)并将所述第二激光(02)沿第一方向反射至晶体(11)处；

晶体(11)，所述晶体(11)用于对所述第二激光(02)进行非线性化过程，得到具有不同波长的信号光(05)、闲频光(04)和第三激光(03)；所述第三激光(03)具有第二波长；

所述晶体(11)还用于使所述第三激光(03)发生透射，使所述信号光(05)和闲频光(04)发生反射；

第四镜片(13)，所述第四镜片(13)设置在所述晶体(11)远离第三镜片(10)的一侧，且法线平行于所述第一方向；所述第四镜片(13)用于使第三激光(03)发生反射，沿第二光路依次经过所述第二镜片组件、倍频模块(3)和第一镜片组件(2)，并在所述第一镜片组件(2)处发生透射；所述第二光路与所述第一光路平行。

2.根据权利要求1所述的一种光学参量振荡器，其特征在于，所述第一镜片组件(2)包括：

第一镜片(5)，所述第一镜片(5)设置在所述基频模块(1)的出射端；所述第一镜片(5)用于将所述基频模块(1)发射的所述第一激光(01)反射至第二镜片(6)；

第二镜片(6)，所述第二镜片(6)设置在所述倍频模块(3)的入射端；所述第二镜片(6)用于将所述第一镜片(5)反射来的所述第一激光(01)反射至所述倍频模块(3)；

所述第二镜片(6)还用于使所述第三激光(03)发生透射。

3.根据权利要求2所述的一种光学参量振荡器，其特征在于，第一镜片组件(2)还包括：

第一光阑(7)，所述第一光阑(7)设置在所述第一镜片(5)与所述第二镜片(6)之间；所述第一镜片(5)反射的第一激光(01)经过所述第一光阑(7)入射至所述第二镜片(6)；所述第一光阑(7)用于限制所述第一激光(01)的光斑。

4.根据权利要求1所述的一种光学参量振荡器，其特征在于，所述第二镜片组件包括：

反射镜片组(8)，所述反射镜片组(8)设置在所述倍频模块(3)的出射端与所述第三镜片(10)之间，用于将所述第二激光(02)沿第一光路反射至第三镜片(10)；还用于将所述第第三激光(03)沿第二光路反射至所述倍频模块(3)；

第二光阑(9)，所述第二光阑(9)设置在所述倍频模块(3)的出射端与所述反射镜片组(8)之间；所述第三激光(03)经过所述第二光阑(9)，所述第二光阑(9)用于限制所述第三激光(03)的光斑。

5.根据权利要求1所述的一种光学参量振荡器，其特征在于，所述闲频光(04)和信号光(05)的波长均处于设定范围；所述第三镜片(10)和所述第四镜片(13)还用于使所述闲频光(04)和信号光(05)发生透射；

所述振荡组件(4)还包括：

第五反射镜(14)，所述第五反射镜(14)设置在所述第三镜片(10)远离所述晶体(11)一侧，且法线平行于所述第一方向，用于反射所述闲频光(04)和信号光(05)；

第六透射镜(15)，所述第六透射镜(15)设置在所述第四镜片(13)远离所述晶体(11)一侧，用于透射所述闲频光(04)和信号光(05)。

6.根据权利要求1所述的一种光学参量振荡器，其特征在于，所述振荡组件(4)还包括：

振镜电机(12)，所述振镜电机(12)的驱动端与所述晶体(11)固定连接，用于带动所述晶体(11)转动，调节所述信号光(05)的波长。

7.根据权利要求1所述的一种光学参量振荡器，其特征在于，还包括：

光阱(16)，所述光阱(16)设置在所述第一镜片组件(2)远离所述倍频模块(3)的一侧；

所述第二激光(02)自振荡组件(4)的入射端射出后，依次经过所述第二镜片组件、倍频模块(3)和第一镜片组件(2)后射入光阱(16)。