CN201355419Y - 一种非线性晶体和频器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及激光领域，尤其涉及和频器领域。本实用新型的非线性晶体和频器包括：分束元件，设置于入射光处，被配置为将入射光分开为0光和e光；合束元件，设置于所述的分束元件后，被配置为将所述的分束元件出射的0光和e光合拢；倍频晶体，设置于所述的合束元件后，其入射面在所述的合束元件出射的0光和e光合束点。采用Work－off晶体斜面楔角与双折射晶体斜面楔角或棱镜组成分束合束器并与非线性倍频晶体作为一体构成非线性晶体和频器，对使非共线进入非线性倍频晶体的基频光实现在非线性晶体中消除Work－off效应共线和频。本实用新型具有制作方法简单、体积结构更小的优点，可以大大提高和频和三阶谐波的转换效率。

Description

一种非线性晶体和频器

技术领域

本实用新型涉及激光领域，尤其涉及和频器领域。

背景技术

Spectra-Physics公司的专利US7,292,387B2提出了一种和频方案。如图1所示，其采用的不同角度入射光产生方式的光学元件设计方案，图中采用在Work-off晶体上磨去一个小的楔角以此来制作满足不同入射角要求的非共线走离补偿。这种方案的优点是对于小光束直径光斑一定长度Work-off晶体即可实现两束入射光的完全分离。但是，对于大光斑就会碰到需要很长Work-off晶体的问题，即使目前存在的最大折射率差值的双折射晶体，如：钒酸钇(YVO4)，Δn≈0.2，Work-off角约为6°，相当于O光与e光分开1mm，需要10mm长晶体。这样，对于大光斑如4mm直径，则需要4cm以上Work-off晶体，这较难制作。

实用新型内容

针对上述问题，才有本实用新型的提出必要，本实用新型利用对O，e光有较大折射率n差值的Work-off晶体，采用特殊的切割方式用来满足更方便更实用的实际需求，其技术方案如下：

本实用新型的非线性晶体和频器包括：

分束元件，设置于入射光处，被配置为将入射光分开为O光和e光；

合束元件，设置于所述的分束元件后，被配置为将所述的分束元件出射的O光和e光合拢；

倍频晶体，设置于所述的合束元件后，其入射面在所述的合束元件出射的O光和e光合束点。

所述的分束元件、合束元件、倍频晶体胶合成一整体的微片结构或是分离的独立元件结构。

进一步的，可以在所述的合束元件和倍频晶体之间插入一波片。

所述的分束元件、合束元件、倍频晶体胶合成一整体的微片结构或是分离的独立元件结构。

进一步的，所述的分束元件是斜面为楔角的单轴晶体，其光轴与所述的O光成一斜角；所述的合束元件是斜面为对应楔角的双折射晶体，其光轴与所述的O光平行或垂直；所述的单轴晶体和双折射晶体胶合成一体。

进一步的，或者，所述的分束元件是单轴晶体或双折射晶体或棱镜光胶成分束楔角片，其第一片光轴与所述的O光垂直，第二片光轴与所述的O光光轴平行；所述的合束元件是单轴晶体或双折射晶体或棱镜光胶成合束楔角片，其第一片光轴与所述的O光平行，第二片光轴与所述的O光垂直。

更进一步的，所述的分束楔角片和合束楔角片胶合成一体或用一梯形晶体取代胶合的两楔角晶体，其光轴与所述的O光平行。

进一步的，或者，所述的分束元件用Work-off晶体代替，其光轴与所述的O光成一斜角，使其出射的O光和e光相互平行；所述的合束元件还是如上所述的合束楔角片。

本实用新型采用如上技术方案，具有制作方法简单、体积结构更小的优点。通过这种非共线的相位匹配结构，利用走离补偿的频率变换技术，可以大大提高尤其是大光斑的和频和三阶谐波的转换效率。

附图说明

图1是已有技术的结构示意图；

图2(a)是本实用新型的实施例一的结构示意图；

图2(b)是本实用新型的实施例二的结构示意图；

图2(c)是本实用新型的实施例三的结构示意图；

图2(d)是本实用新型的实施例四的结构示意图；

图2(e)是本实用新型的实施例五的结构示意图；

图3是本实用新型的实施例六的结构示意图；

图4是本实用新型的实施例七的结构示意图。

具体实施方式

现结合附图说明和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

本实用新型的非线性晶体和频器包括：分束元件，设置于入射光处，被配置为将入射光分开为O光和e光；合束元件，设置于所述的分束元件后，被配置为将所述的分束元件出射的O光和e光合拢；倍频晶体，设置于所述的合束元件后，其入射面在所述的合束元件出射的O光和e光合束点。采用Work-off晶体斜面楔角与双折射晶体斜面楔角或棱镜组成分束合束器并与非线性倍频晶体作为一体构成非线性晶体和频器，对使非共线进入非线性倍频晶体的基频光实现在非线性晶体中消除Work-off效应共线和频。

参阅图2(a)所示，这是一个满足II类相位匹配条件的O(ω1)+e(ω2)结构，其中201为有一面S1被切割成斜面楔角的单轴晶体，其光轴与光学平面成一定夹角。202为有一面S2被切割成斜面楔角的双折射晶体，其光轴与出光面S3平行。203为非线性和频晶体。而且，单轴晶体201和双折射晶体202光学平面通过光胶相互粘合成一整体。入射光204经过单轴晶体201分开为O光和e光，e光经楔角面S1(S2)折射，而相对双折射晶体202为O光的分量则穿过双折射晶体202，这样就可获得共线光束204经分束又分别以O光和e光的偏振态相交在倍频晶体203入射面一点P的非共线入射光。因此，这种设计结构没有受边界线限制，对小光斑适合，对大光斑也适用。而且，O光和e光不需要完全分开。

图2(b)、图2(c)、图2(d)和图2(e)所示的实施例结构类似于图2(a)，也是O(ω1)+e(ω2)结构。其中对于图2(b)所示的第二实施例结构，双折射晶体光轴202与出光面S3垂直。

图2(c)所示的实施例三结构为所述的分束元件是单轴晶体或双折射晶体或棱镜光胶成分束楔角片205，其第一片光轴与所述的O光垂直，第二片光轴与所述的O光平行；所述的合束元件是单轴晶体或双折射晶体或棱镜光胶成合束楔角片206，其第一片光轴与所述的O光平行，第二片光轴与所述的O光垂直。并和非线性倍频晶体203组成分离式的和频器。

图2(d)所示的实施例四结构则为图2(c)中胶合为一整体的分束和束器，或用一梯形晶体取代胶合的两楔角晶体。值得注意的是如果将第一块楔角晶体207作为激光增益介质(Nd:YVO4)，则可获得一个LD泵浦Nd:YVO4晶体的内腔三谐波转换的全固态连续紫外激光器。在谐振腔内，1064nm的基频光经II类相位匹配KTP晶体进行二倍频产生532nm波长激光，二者再经I类相位匹配LBO晶体进行和频获得355nm连续紫外激光输出。

图2(e)所示的实施例五结构则为采用Work-off晶体208取代所述的分束元件，其光轴与所述的O光成一斜角，使其出射通光面的O光和e光相互平行；所述的合束元件还是如上所述的合束楔角片206。

对于I类相位匹配条件下O(ω1)+O(ω2)或e(ω1)+e(ω2)的入射基频光和倍频光，可通过在倍频晶体前加波片，作为对一个波长的全波片和对另一个波长的半波片而得到，如图3所示，在楔角晶体202与倍频晶体203间插入波片305，使得O光302的偏振方向不变，仍为O光出射；相反，e光301的偏振改变90°以O光出射。

图4所示的结构则为将本实用新型的各元件制作为一体化的微片式和频器，楔角晶体201、楔角晶体202和倍频晶体203通过光胶相互粘合成一整体。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种非线性晶体和频器，其特征在于：包括

分束元件，设置于入射光处，被配置为将入射光分开为O光和e光；

合束元件，设置于所述的分束元件后，被配置为将所述的分束元件出射的O光和e光合拢；

倍频晶体，设置于所述的合束元件后，其入射面在所述的合束元件出射的O光和e光合束点(P)。

2.如权利要求1所述的非线性晶体和频器，其特征在于：所述的合束元件和倍频晶体之间插入一波片(305)。

3.如权利要求1所述的非线性晶体和频器，其特征在于：所述的分束元件、合束元件、倍频晶体胶合成一整体的微片结构或是分离的独立元件结构。

4.如权利要求1所述的非线性晶体和频器，其特征在于：所述的分束元件是斜面(S1)为楔角的单轴晶体(201)，其光轴与所述的e光成一斜角；所述的合束元件是斜面(S2)为对应楔角的双折射晶体(202)，其光轴与所述的O光平行或垂直；所述的单轴晶体(201)和双折射晶体(202)胶合成一体。

5.如权利要求1所述的非线性晶体和频器，其特征在于：所述的分束元件是单轴晶体或双折射晶体或棱镜光胶成分束楔角片(205)，其第一片光轴与所述的O光垂直，第二片光轴与所述的O光平行；所述的合束元件是单轴晶体或双折射晶体或棱镜光胶成合束楔角片(206)，其第一片光轴与所述的O光平行，第二片光轴与所述的O光垂直。

6.如权利要求5所述的非线性晶体和频器，其特征在于：所述的分束楔角片(205)和合束楔角片(206)胶合成一体或用一梯形晶体取代胶合的两楔角晶体，其光轴与所述的O光平行。

7.如权利要求5所述的非线性晶体和频器，其特征在于：所述的分束元件用Work-off晶体(208)代替，其光轴与所述的O光成一斜角，使其出射的O光和e光相互平行。

Images