一种腔内三倍频的复合腔制造技术

本发明专利技术属于激光变频技术领域，具体涉及一种腔内三倍频的复合腔。系统包括三部分：1.第一腔镜(1)、增益池(2)和第二腔镜(6)组成的负支共焦腔，腔内基频光振荡放大；2.二向色镜(3)、第二腔镜(6)和二倍频晶体(4)及三倍频晶体(5)组成的正支共焦腔，腔内二倍频光传播缩束，基频光和二倍频光重叠部分产生三倍频光。本发明专利技术可以实现大口径高能激光的高效率的三倍频转化。

Intracavity three frequency doubling composite cavity

The invention belongs to the technical field of laser frequency conversion, in particular to a compound cavity with three frequency doubling in an intracavity. The system includes three parts: the first 1. mirrors (1), (2) and second gain pool mirrors (6) negative branch confocal resonator composed of intracavity oscillator amplifier; 2. to two color mirror (3), second (6) and two cavity frequency doubling crystal (4) and three (5) crystal the composition of the confocal cavity, two cavity frequency doubling light propagation shrinkage beam, the fundamental frequency light and two frequency light overlap three frequency light. The invention can realize high-efficiency three frequency conversion of large caliber high energy laser.

【技术实现步骤摘要】
一种腔内三倍频的复合腔
本专利技术属于激光变频
，具体涉及一种腔内三倍频的新腔复合腔。本专利技术提供的一种新型的变频复合腔，实质是负支共焦腔实现基频激光震荡，正支共焦腔实现二倍频光的缩束振荡，从而提高三倍频光的转化效率。技术背景气体激光是激光器以气体作为工作介质，具有结构简单、造价低，操作方便，工作介质均匀，光束质量好以及能长时间较稳定地连续工作的优点，可以实现高功率输出。常见的高功率气体激光有CO2激光和光解碘激光。激光变频技术与高功率气体激光器结合，可以获得更多波长的高功率激光。变频方法主要有气体受激拉曼和晶体的倍频两种。气体受激拉曼技术损伤阈值高但是输出波长变长量子损失较大。晶体的倍频技术可以实现更短波长输出，并且变频过程没有量子亏损。基频光功率密度是影响转化效率的关键因素。高功率气体激光输出光斑口径很大，为实现高转化率晶体变频带来了困难。
技术实现思路
针对以上技术难题，本专利技术提供了一种腔内三倍频的新腔复合腔。本专利技术具体方案包括第一腔镜、第二腔镜和凹凸型二向色镜；从左至右依次同轴设置有第一腔镜、激光增益池、二向色镜、二倍频晶体、三倍频晶体、第二腔镜，所述第一腔镜为凹面镜、第二腔镜为凹面镜，第一腔镜的凹面与第二腔镜凹面相对设置，第一腔镜的凹面焦点与第二腔镜的凹面焦点重合；所述二向色镜为凹凸镜(凹面和凸面曲率完全相同)，二向色镜的凸面与第二腔镜凹面相对设置，二向色镜的凸面焦点与第二腔镜的凹面焦点重合；二向色镜、第二腔镜之间设有二倍频晶体和三倍频晶体。第一腔镜的凹面曲率半径大于第二腔镜凹面曲率半径。第一腔镜凹面镀有基频光高反射膜，激光增益池为两边带有布鲁斯特窗口的气体池，凹凸二向色镜凹面镀有基频光增透膜，凹凸二向色镜凸面镀有基频光增透膜、二倍频光和三倍频光高反射膜，第二腔镜的凹面镀基频光和二倍频光高反膜、三倍频光增透膜；第二腔镜的平面镀三倍频光增透膜，本专利技术采用凹凸型二向色镜，凹凸面曲率相同，沿基频光方向两面距离相等，本专利技术适用于大口径高功率激光器。本专利技术第一腔镜的凹面焦点与第二腔镜凹面镀有基频光的高反射膜。腔镜和凹面焦点重合，构成负支共焦腔，放大率M式中F1为第一腔镜的焦距，F6为第二腔镜的焦距。负支共焦腔放大率M>1，基频光束振荡放大过程如附图中实线所示。由于共焦腔内基频光的储能决定了倍频转化效率，因此腔型设计要遵循如下原则：1.激光增益池靠近第一腔镜凹面放置增加基频光的模体积；2.共焦腔几何损耗：δ＝1-1/M2，因此M选取要适中，取值参考范围：1.05-1.2。二向色镜的凸面与第二腔镜凹面相对设置，二向色镜的凸面焦点与第二腔镜的凹面焦点重合，构成倍频光的正支共焦缩束腔，缩束腔的放大率与前文中基频负支共焦腔的放大率一致。本专利技术具有以下优势：1.倍频晶体放置在基频光振荡腔内，提高了基频光的功率密度。2.二倍频光在正支共焦腔几何损耗趋近0。传播过程如附图中虚线所示，传播过程不断缩束，不断转化，增加了二倍频光的功率密度。3.本设计极大的增加了基频光和二倍频光重合区域，提高了三倍频光的转化效率。附图说明图1为本专利技术的结构示意图，图中：1：第一腔镜，2:激光增益池，3：二向色镜，4:二倍频晶体，5:三倍频晶体，6:第二腔镜。具体实施方式结合附图，以光解碘激光的腔内三倍频实验为例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。第一腔镜1为平凹镜，凹面曲率半径为4.6米，凹面镀膜，镀膜要求：R＝99.5％@1315nm的高反射。第二腔镜6为平凹镜，凹面曲率半径为4.18米，凹面镀膜，镀膜要求：R＝99.5％@1315nm，R＝99.5％@657.5nm,T＝99.5％@438.3nm。增益池2为内径50mm石英玻璃的圆管，长度2m，两边以布鲁斯特窗口封住，里面充入30torr的CF3I。增益池靠近第一腔镜1放置。第一腔镜和第二腔镜凹面中心光程差4.5m(空腔距离4.39m+光学元件产生的光程差，本文为0.11m)。当紫外泵浦光从增益池侧面注入增益池后，生成碘原子并集居数反转，产生1315nm的基频光在两镜间振荡。二相色镜3为凹凸镜，曲率半径都为3.8m。凹面镀膜要求：T＝99.9％@1315nm，凸面镀膜要求：T＝99.9％@1315nm，R＝99.5％@657.5nm,R＝99.5％@438.3nm。二相色镜3凸面与第二腔镜6凹面相对放置，中心距离0.19m。其间放置二倍频KD*P4晶体和三倍频KD*P5晶体。其中产生的657.5nm的二倍频光在二相色镜3和第二腔镜6缩束传播，与基频光共同作用在三倍额KD*P5中产生438.3nm的光，从第二腔镜输出。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种腔内三倍频的复合腔，包括第一腔镜、第二腔镜和凹凸型二向色镜；从左至右依次同轴设置有第一腔镜(1)、激光增益池(2)、二向色镜(3)、二倍频晶体(4)、三倍频晶体(5)、第二腔镜(6)，所述第一腔镜(1)和第二腔镜(6)为相对设置的一对凹面镜，第一腔镜(1)的凹面焦点与第二腔镜(6)的凹面焦点重合；所述二向色镜(3)为凹凸镜(凹面和凸面曲率完全相同)，二向色镜(3)的凸面与第二腔镜(6)凹面相对设置，二向色镜(3)的凸面焦点与第二腔镜(6)的凹面焦点重合。

【技术特征摘要】
1.一种腔内三倍频的复合腔，包括第一腔镜、第二腔镜和凹凸型二向色镜；从左至右依次同轴设置有第一腔镜(1)、激光增益池(2)、二向色镜(3)、二倍频晶体(4)、三倍频晶体(5)、第二腔镜(6)，所述第一腔镜(1)和第二腔镜(6)为相对设置的一对凹面镜，第一腔镜(1)的凹面焦点与第二腔镜(6)的凹面焦点重合；所述二向色镜(3)为凹凸镜(凹面和凸面曲率完全相同)，二向色镜(3)的凸面与第二腔镜(6)凹面相对设置，二向色镜(3)的凸面焦点与第二腔镜(6)的凹面焦点重合。2.按照权利要求1所述的腔内三倍频的复合腔，其特征在于：第一腔镜(1)的凹面曲率半径大于第二腔镜(6)...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘栋，郭敬为，周冬建，刘金波，金玉奇，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21