基于MgO:PPLN晶畴占空比可控的电场调谐光参量振荡器制造技术

基于MgO:PPLN晶畴占空比可控的电场调谐光参量振荡器，属于固体激光领域，解决了现有光参量振荡器存在的受限于单一晶畴占空比、不能灵活在高精度宽调谐与高变频效率二者间切换的问题。本发明专利技术中，隔离器对激光泵浦源产生的泵浦光进行回光隔离，两块平凹镜构成共焦型光参量振荡腔，泵浦光经聚焦耦合系统聚焦后泵浦位于腔中共焦点处的MgO:PPLN晶体，该晶体为极化周期正、负晶畴对角线分割结构，驱动电源对晶体加载电压，通过计算机控制电控精密平移台移动，横向移动晶体所在的通光位置来改变晶畴占空比。本发明专利技术以晶畴占空比可控的MgO:PPLN晶体为频率变换介质，能够根据实际需要在高精度宽调谐与高变频效率二者间自由切换。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于固体激光
，具体涉及一种基于MgO:PPLN晶畴占空比可控的电场调谐光参量振荡器。
技术介绍
光参量振荡技术是产生宽带可调谐相干激光光源的有效途径，以此技术为依托的光参量振荡器(OPO)具有调谐范围宽、调谐方式灵活多样、易于整机全固化等优点，在军事、医疗、通信等领域均有着广泛应用，是近年来激光非线性变频领域的重要研究方向和研究热点。频谱调谐性能是衡量光参量振荡器的重要指标之一。目前光参量振荡器依据不同的变频介质，所采用的调谐手段不尽相同，如使用KTP、LBO、ZGP等传统双折射晶体可以通过改变晶体匹配角度实现波长调谐，使用MgO:PPLN、MgO:PPLT等周期极化晶体可以通过改变泵浦波长、极化周期、晶体温度实现波长调谐。这些调谐手段相比于腔内插入闪耀光栅、标准具等选频元件的机械调谐更加简单、灵活，但在频谱调谐的高精度控制、快速响应方面却仍未得到有效改善。如最为广泛应用的温度调谐，环境温差、高功率激光泵浦所带来的热积聚等影响因素导致很难实现精细的谱线控制，并且高低温调谐切换过程需要很长的响应时间。针对这一问题，NedO’Brien利用PPLN晶体铌酸锂基质的线性电光效应，采用对PPLN晶体施加特定方向外电场，借助电场加载电压可控性强，高效性、实时性的突出优势，实现了频谱的高精度电场调谐(参考NedO’Brien等1999年发表在“OPTICSLETTERS”的文章“Electro-opticspectraltuninginacontinuous-wave，asymmetric-duty-cycle，periodicallypoledLiNbO3opticalparametricoscillator”)。电场调谐技术的引入，极大地促进了光参量振荡器在一些高精度测量、检测等领域的推广应用，但这种技术带来的问题是调谐带宽受限于晶畴占空比，占空比越小，也即正、负晶畴长度差值越大，相应的调谐带宽越宽(参考于永吉等2015年发表在“物理学报”的文章“基于MgO:QPLN的多光参量振荡器电场调谐特性理论与实验研究”)。然而，根据准相位匹配原理，晶畴占空比越小，相应的调谐参量光转换效率也越低，由此可见，电场调谐过程中宽调谐与高效率不可兼顾，并互为制约。目前用于光参量振荡器的PPLN极化晶体均为单一晶畴占空比，晶畴占空比一旦确定后即无法进行调控，难以根据实际需求在高精度宽调谐与高变频效率二者间自由切换，极大限制了这类光参量振荡器的推广应用。
技术实现思路
为了解决现有光参量振荡器存在的受限于单一晶畴占空比、不能灵活在高精度宽调谐与高变频效率二者间自由切换的难点问题，本专利技术提供一种以晶畴占空比可以外部调控的MgO:PPLN晶体为频率变换介质，通过对它加载电压实现高精度宽调谐的基于MgO:PPLN晶畴占空比可控的电场调谐光参量振荡器。本专利技术为解决技术问题所采用的技术方案如下：本专利技术的基于MgO:PPLN晶畴占空比可控的电场调谐光参量振荡器，包括：计算机；与计算机相连的电控精密平移台；固定在电控精密平移台上的温控器；激光泵浦源，产生泵浦光；聚焦耦合系统，对激光泵浦源产生的泵浦光进行聚焦；由第一平凹镜与第二平凹镜组成的共焦型光参量振荡腔；位于共焦型光参量振荡腔中共焦点处的MgO:PPLN晶体，经聚焦耦合系统聚焦后的泵浦光泵浦位于共焦型光参量振荡腔中共焦点处的MgO:PPLN晶体，所述MgO:PPLN晶体贴合在温控器上，所述MgO:PPLN晶体的每个极化周期单元采用正、负晶畴对角线分割结构；隔离器，对第二平凹镜反射回的泵浦光进行回光隔离；位于共焦型光参量振荡腔中共焦点处的MgO:PPLN晶体，所述MgO:PPLN晶体贴合在温控器上，所述MgO:PPLN晶体的每个极化周期单元采用正、负晶畴对角线分割结构；固定在MgO:PPLN晶体上下表面的平面电极片；两端分别与平面电极片相连的驱动电源，对MgO:PPLN晶体进行电压加载；通过计算机控制电控精密平移台的横向移动步长，实现横向移动MgO:PPLN晶体所在的通光位置，进而改变晶畴占空比。进一步的，所述MgO:PPLN晶体中心轴对应的晶畴占空比为1/2，即正、负晶畴长度相等，中心轴两侧的晶畴占空比分别趋向于0和1，通过横向移动MgO:PPLN晶体所在的通光位置改变晶畴占空比。进一步的，所述激光泵浦源采用以Nd:YAG、Nd:YVO4或Nd:GdVO4为增益介质的全固态激光器，或者采用光纤激光器，所述激光泵浦源产生的1.06μm波长激光经聚焦耦合系统后光斑半径小于500μm。进一步的，所述隔离器为Thorlabs公司生产的IO-8-1064-HP型号自由空间隔离器。进一步的，所述聚焦耦合系统由两块平-凸透镜组成，两块平-凸透镜的焦距分别为200mm和150mm，面元均为Φ20mm，两块平-凸透镜均对激光泵浦源产生的泵浦光高透。进一步的，所述第一平凹镜与第二平凹镜的曲率半径相同，曲率半径取值范围为150mm～300mm。进一步的，所述第一平凹镜表面镀有1064nm增透膜、1400nm～1700nm高反膜和3300nm～4200nm高反膜，所述第二平凹镜表面镀有1064nm高反膜、1400nm～1700nm半反半透膜和3300nm～4200nm高透膜。进一步的，所述MgO:PPLN晶体的尺寸为：厚×宽×长＝1mm×10mm×50mm，两端镀有1064nm、1400nm～1700nm、3300nm～4200nm三色增透膜，极化周期长度取值范围为28.5μm～32.5μm。进一步的，所述驱动电源的加载电压在-3000V～+3000V范围区间连续调节。进一步的，所述温控器的控制温度在15℃～200℃范围区间连续调节。本专利技术的有益效果是：本专利技术以晶畴占空比可以外部调控的MgO:PPLN晶体为频率变换介质，通过对MgO:PPLN晶体极化结构的设计及通光位置的控制，可以实现晶畴占空比的连续调控，这种电场调谐光参量振荡器能够根据实际需要在高精度宽调谐与高变频效率二者间自由切换。本专利技术中，所采用的MgO:PPLN晶体为极化周期正、负晶畴对角线分割结构，具有占空比值可变并可通过平移实时调控的特性，结合电场调谐技术，可以根据调谐带宽及变频效率的实际需求，灵活选择合适的晶畴占空比，极大提升了电场调谐光参量振荡器的输出性能，能够有效解决高精度宽调谐与高变频效率二者间自由切换受限于晶畴占空比这一问题本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于MgO:PPLN晶畴占空比可控的电场调谐光参量振荡器，其特征在于，包括：计算机(10)；与计算机(10)相连的电控精密平移台(9)；固定在电控精密平移台(9)上的温控器(8)；激光泵浦源(1)，产生泵浦光；聚焦耦合系统(3)，对激光泵浦源(1)产生的泵浦光进行聚焦；由第一平凹镜(4)与第二平凹镜(11)组成的共焦型光参量振荡腔；位于共焦型光参量振荡腔中共焦点处的MgO:PPLN晶体(5)，经聚焦耦合系统(3)聚焦后的泵浦光泵浦位于共焦型光参量振荡腔中共焦点处的MgO:PPLN晶体(5)，所述MgO:PPLN晶体(5)贴合在温控器(8)上，所述MgO:PPLN晶体(5)的每个极化周期单元采用正、负晶畴对角线分割结构；隔离器(2)，对第二平凹镜(11)反射回的泵浦光进行回光隔离；固定在MgO:PPLN晶体(5)上下表面的平面电极片(6)；两端分别与平面电极片(6)相连的驱动电源(7)，对MgO:PPLN晶体(5)进行电压加载；通过计算机(10)控制电控精密平移台(9)的横向移动步长，实现横向移动MgO:PPLN晶体(5)所在的通光位置，进而改变晶畴占空比。

【技术特征摘要】
1.基于MgO:PPLN晶畴占空比可控的电场调谐光参量振荡器，其特征在于，
包括：计算机(10)；
与计算机(10)相连的电控精密平移台(9)；
固定在电控精密平移台(9)上的温控器(8)；
激光泵浦源(1)，产生泵浦光；
聚焦耦合系统(3)，对激光泵浦源(1)产生的泵浦光进行聚焦；
由第一平凹镜(4)与第二平凹镜(11)组成的共焦型光参量振荡腔；
位于共焦型光参量振荡腔中共焦点处的MgO:PPLN晶体(5)，经聚焦耦合
系统(3)聚焦后的泵浦光泵浦位于共焦型光参量振荡腔中共焦点处的
MgO:PPLN晶体(5)，所述MgO:PPLN晶体(5)贴合在温控器(8)上，所述
MgO:PPLN晶体(5)的每个极化周期单元采用正、负晶畴对角线分割结构；
隔离器(2)，对第二平凹镜(11)反射回的泵浦光进行回光隔离；
固定在MgO:PPLN晶体(5)上下表面的平面电极片(6)；
两端分别与平面电极片(6)相连的驱动电源(7)，对MgO:PPLN晶体(5)
进行电压加载；
通过计算机(10)控制电控精密平移台(9)的横向移动步长，实现横向移
动MgO:PPLN晶体(5)所在的通光位置，进而改变晶畴占空比。
2.根据权利要求1所述的基于MgO:PPLN晶畴占空比可控的电场调谐光参
量振荡器，其特征在于，所述MgO:PPLN晶体(5)中心轴对应的晶畴占空比为
1/2，即正、负晶畴长度相等，中心轴两侧的晶畴占空比分别趋向于0和1，通
过横向移动MgO:PPLN晶体(5)所在的通光位置改变晶畴占空比。
3.根据权利要求1所述的基于MgO:PPLN晶畴占空比可控的电场调谐光参
量振荡器，其特征在于，所述激光泵浦源(1)采用以Nd:YAG、Nd:YVO4或
Nd:GdVO4为增益介质的全固态激光器，或者采用光纤激光器，所述激光泵浦源
(1)产生的1.06μm波长激光经聚焦耦合系统(3)后光斑半径小于500μm。
4.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：于永吉，金光勇，陈薪羽，董渊，王超，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22