CN204517147U - 一种单纵模连续波光参量振荡器 - Google Patents
一种单纵模连续波光参量振荡器 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型提供了一种单纵模连续波光参量振荡器，由平凹镜（5、9）、反射镜（13、15）和非线性晶体（6）组成蝶形振荡腔，非线性晶体（6）安装于平凹镜（5）和平凹镜（9）之间，平凹镜（5）前部依次设有半波片（3）和凸透镜（4），平凹镜（9）后侧依次设有凸透镜（10）、分束镜（11）和反射镜（17）。本实用新型的光参量振荡器使用单纵模连续光作为泵浦源，输出单纵模红外激光；使用单共振蝶形腔设计，使信号光或者闲散光在腔内多次循环增强；并使用一块较长准相位匹配晶体来压缩增益包络，来获得单纵模输出；通过控制非线性晶体的温度和周期或者泵浦光的波长实现输出红外光波长的连续可调；可同时输出泵浦光、信号光和闲散光。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光技术领域，油漆涉及一种光参量振荡器。
背景技术
1961年Franken等人在光波段观察到二次谐波不久，1962年Armstrong、Kingston、Kroll、Akhmanov和Khokhlov分别提出了光参量放大和产生可调谐光的建议；1965年C.C.Wang和Racette首次在试验中观察到了三波非线性过程中的参量增益，同年美国贝尔实验室的J.A.Giordmaine和R.C.Miller用Q开关多模Nd:GaWO3激光通过LiNbO3晶体，获得了0.97-1.15μm的参量信号输出。之后，世界各国都展开了对参量振荡器的研究。在20世纪70年代中期，有Chromatix公司生产了第一台商品化的光参量振荡器(Optical Parametric Oscillator，简称OPO)。
OPO的发展与非线性频率转换晶体的研究发展有着密不可分的关系。由于缺乏优质的非线性晶体，OPO的研究在20世纪70年代中后期和20世纪80年代初期基本陷于停滞状态。20世纪80年代中后期，随着透明范围宽、损伤阈值商、有效非线性系数大及大尺寸的非线性新型晶体KTP、LBO、BBO等的出现，人们对OPO的研究又进入一个高潮。而前些年迅速发展起来的光学超晶格材料技术，为人们呈现了一种全新的准相位匹配(Quasi Phase Match，QPM)晶体，有操作简单、高增益、低损耗等优点，还由于其高度非线性和群速色散可以实现光脉冲压缩这极大地推动了参量变换技术的发展，使OPO成为可调谐激光的主流，是实现可调谐激光输出的有效技术手段。
随着近年来连续波光纤激光器的发展，使得连续波激光的功率可以到数千瓦，发展连续波光参量振荡器的条件已经成熟，它将广泛应用于痕量探测，环境监测等领域。但由于非线性光学转换依赖较强的光功率密度，所以OPO一般是在飞秒、皮秒、纳秒等短脉冲高功率密度的体系中实现，很少有连续波OPO实现的例子。
实用新型内容
为了克服传统光参量振荡器存在的上述问题，本实用新型提供了一种使用单纵模连续光作为泵浦源、输出单纵模红外激光的光参量振荡器。
本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是：一种单纵模连续波光参量振荡器，由平凹镜5、9、反射镜13、15和非线性晶体6组成蝶形振荡腔，非线性晶体6安装于平凹镜5和平凹镜9之间，平凹镜5前部依次设有半波片3和凸透镜4，平凹镜9后侧依次设有凸透镜10、分束镜11和反射镜17。
所述非线性晶体6上设有温度控制器7和位置控制器8。
所述非线性晶体6为条形多周期非线性晶体。
所述半波片3前部设有光纤准直器1。
本实用新型的光参量振荡器使用单纵模连续光作为泵浦源，输出单纵模红外激光；使用单共振蝶形腔设计，使信号光或者闲散光在腔内多次循环增强；并使用一块较长准相位匹配晶体来压缩增益包络，来获得单纵模输出；通过控制非线性晶体的温度和周期或者泵浦光的波长实现输出红外光波长的连续可调；可同时输出泵浦光、信号光和闲散光。
附图说明
图1是本实用新型单纵模连续波光参量振荡器原理图。
图2是本实用新型单纵模连续波光参量振荡器俯视结构图。
图3是本实用新型单纵模连续波光参量振荡器立体结构图。
图中：1、光纤准直器，2、泵浦光，3、半波片，4、凸透镜，5、平凹镜，6、非线性晶体，7、温度控制器，8、位置控制器，9、平凹镜，10、凸透镜，11、分束镜，12、输出光，13、反射镜，14、震荡光，15、反射镜，16、振荡输出光，17、反射镜，18、输出泵浦光。
具体实施方式
本实用新型的单纵模连续波光参量振荡器原理和结构如图1-3所示，由平凹镜5、9、反射镜13、15和非线性晶体6组成蝶形振荡腔，非线性晶体6安装于平凹镜5和平凹镜9之间，非线性晶体6用于与信号光非线性作用而产生信号光和闲散光的准相位匹配晶体，多周期结构，通常为掺杂MgO的PPLN晶体，该光参量振荡器中的晶体沿着泵浦光传播方向较长，通常为4cm以上，用于压缩增益包络。非线性晶体6上设有温度控制器7和位置控制器8，温度控制器7用于控制非线性晶体的温度，要求温度稳定在0.01℃；并可以实现在20~200℃内的调节；位置控制器8可以实现晶体在沿着泵浦光方向的左右、高低、和摆角三个维度的调节，左右和摆角的调节可以使晶体和泵浦光高度重合，而高低的调节可用于改变晶体周期来改变波长。平凹镜5前部依次设有半波片3和凸透镜4，半波片3针对于泵浦光的半波片，用于改变泵浦光的偏振，使泵浦光与腔体中的晶体偏振要求相匹配；凸透镜4用于将泵浦光聚焦，使得泵浦光在非线性晶体中有数十微米直径的横截面，提高泵浦光功率密度；半波片3前部设有光纤准直器1，光纤准直器1用于将引入泵浦光的光纤头固定，光参量振荡器的连续波泵浦光2用于与震荡腔中的非线性晶体作用产生信号光和闲散光，通常来自于光纤激光器、二极管激光器等，可具备一定的调谐能力；平凹镜9后侧依次设有凸透镜10、分束镜11和反射镜17，凸透镜10将共振腔中最终输出的发散的信号光或闲散光转化为平行光。分束镜11使最终输出的信号光或闲散光透射，而将残余的泵浦光反射入废光收集器。平凹镜5和平凹镜9是腔镜之一，平面对泵浦光高度透过，而另一面为凹面，用于构成稳定腔，当需要光参量振荡器最终输出闲散光时，凹面对泵浦光高度透过，对信号光高度反射，对闲散光高度透过，而当需要光参量振荡器最终输出信号光时，凹面对泵浦光高度透过，对信号光高度透过，对闲散光高度反射。输出光12为光参量振荡器最终输出的信号光或闲散光。反射镜13为腔镜之一，当需要光参量振荡器最终输出闲散光时，它高度反射信号光，而当需要光参量振荡器最终输出信号光时，它高度反射闲散光。振荡光14为振荡腔内增强的信号光或者闲散光，它取决于腔镜的镀膜。反射镜15为腔镜之一，当需要光参量振荡器最终输出闲散光时，它高度反射信号光，而当需要光参量振荡器最终输出信号光时，它高度反射闲散光；它的反射率低于反射镜13。振荡输出光16为当输出光12为信号光时，振荡输出光为闲散光，当当输出光12为闲散光时，振荡输出光为信号光。反射镜17高度反射泵浦光，将剩余泵浦光输出。输出泵浦光18在腔内与非线性晶体作用后剩余的泵浦光作为输出。
下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步的详细说明，如图1所示，当直径为3mm，能量为10W波长为1064nm的单模泵浦光2射入光参量振荡器之后，首先由半波片3改变偏振；然后由镀1064nm增透膜的凸透镜将泵浦光聚焦；被调节好偏振和大小的振荡光摄入由平凹镜5、平凹镜9、反射镜13、反射镜15以及非线性晶体6组成的振荡腔；此实施例中的非线性晶体为周期长度为28.5-31.5μm的六周期PPLN晶体，它沿着泵浦光传播方向长50mm，截面宽0.5mm，小周期高度为0.5mm；泵浦光在振荡腔中与PPLN晶体作用，产生1.3~2.1μm的信号光和2.1~4.7μm的闲散光；当需要从振荡腔输出闲散光时，凹镜5、平凹镜9、反射镜13、反射镜15镀膜对1.2~2.1μm的信号光高度反射，使得信号光在振荡腔中多次循环不断增强，从而进一步提升非线性转化效率；而闲散光则和泵浦光则透过平凹镜9直接输出；从振荡腔中输出的发散的闲散光和泵浦光先经过凸透镜10转变为平行光，之后再由高度反射泵浦光的分束镜11和反射镜17将泵浦光和闲散光最终分别输出；同时，在振荡腔中由于凹镜5、平凹镜9、反射镜13、反射镜15对信号光都高度反射，信号光在振荡腔中会不断增强，但同时信号光也会从腔镜射出造成损耗，最终当损耗和增强相等时达到平衡，最终会得到从反射镜15射出振荡输出光16；最终输出光12的波长的调节可以通过改变非线性晶体6的温度和周期，以及泵浦光2的波长来实现，实现在1.3~4.7μm范围内的输出。
本实用新型利用长条形非线性晶体来压缩增益包络，获得单纵模输出，避免使用腔内的标准具等部件，降低了起振阈值，提高了输出能量；利用多周期非线性晶体，可以通过改变晶体的周期扩展输出激光的光谱范围；可以同时输出泵浦光、信号光和闲散光；可以通过改变泵浦光的波长来直接调节输出光的波长。
Claims (4)
1.一种单纵模连续波光参量振荡器，其特征在于：由平凹镜（5、9）、反射镜（13、15）和非线性晶体（6）组成蝶形振荡腔，非线性晶体（6）安装于平凹镜（5）和平凹镜（9）之间，平凹镜（5）前部依次设有半波片（3）和凸透镜（4），平凹镜（9）后侧依次设有凸透镜（10）、分束镜（11）和反射镜（17）。
2.根据权利要求1所述的一种单纵模连续波光参量振荡器，其特征在于：所述非线性晶体（6）上设有温度控制器（7）和位置控制器（8）。
3.根据权利要求2所述的一种单纵模连续波光参量振荡器，其特征在于：所述非线性晶体（6）为条形多周期非线性晶体。
4.根据权利要求1所述的一种单纵模连续波光参量振荡器，其特征在于：所述半波片（3）前部设有光纤准直器（1）。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105514779A (zh) * | 2016-01-18 | 2016-04-20 | 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 | 高功率窄线宽的连续波可见光光学参量振荡器 |
| CN111123615A (zh) * | 2020-01-08 | 2020-05-08 | 合肥量芯科技有限公司 | 基于迈克尔逊干涉仪的纠缠源产生装置及产生方法 |
| CN111417249A (zh) * | 2019-01-07 | 2020-07-14 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种分子泛频振转态激发制备分子束方法 |
| CN112864782A (zh) * | 2021-01-13 | 2021-05-28 | 密尔医疗科技(深圳)有限公司 | 风冷双波段宽调谐窄线宽激光器 |
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2015
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