The invention discloses a method for selecting the best length of frequency doubling crystal of a continuous wave single frequency intracavity frequency doubling laser. The invention considers the influence of the length of the frequency doubling crystal on the single frequency stable operation characteristic of the intracavity frequency doubling laser when the optimum length of the frequency doubling crystal is selected. When the optimum length of the frequency doubling crystal of the single frequency intracavity frequency doubling laser is selected, it is not necessary to passively realize the single frequency stable operation of the intracavity frequency doubling laser by changing the frequency doubling crystals of different lengths in experiment. The invention has universal applicability in high power, medium power rate and low power intracavity frequency doubling laser and cavity. The experimental device and process of the present invention are simple, no other system is needed, and the cost is low.
【技术实现步骤摘要】
连续波单频内腔倍频激光器倍频晶体最佳长度的选取方法
本专利技术涉及激光
,特别是涉及一种连续波单频内腔倍频激光器倍频晶体最佳长度的选取方法。
技术介绍
连续波单频内腔倍频激光器因其输出功率高,光束质量好,线宽窄,长期功率稳定性高,噪声低等优点而被广泛应运于量子信息,量子通讯,冷原子物理等多个领域。在连续波单频内腔倍频激光器的研究与生产中,腔内倍频晶体长度是一个关键的量。因为内腔倍频激光器中倍频晶体的长度不仅影响倍频光的输出功率,同时决定着内腔倍频激光器的单频运转特性。目前,选取内腔倍频激光器中倍频晶体的长度最常用的方法是根据Boyd-Kleiman聚焦定理,当倍频晶体长度为由高斯光束聚焦定理所推导的瑞利长度的两倍时为最佳;另一种选取倍频晶体最佳长度的方法为Smith内腔倍频理论模型,该理论中,结构一定的谐振腔中非线性耦合参数与非线性晶体长度的平方成正比的关系来选取倍频晶体的最佳长度;另一种选取倍频晶体最佳长度的方法是从速率方程出发,推导出二次谐波产生的功率密度与倍频晶体的长度和泵浦速率的依赖关系。以上三种方法中均未考虑倍频晶体的长度对内腔倍频激光器单频运转特性的影响。此外,还有一种由选取倍频晶体最佳长度的方法是基于space-dependentrate-equationmodel。该方法中,倍频晶体同时起到了二次谐波产生的媒介与双折射滤波片的作用,结合增益晶体的偏振选择进而迫使激光器实现单频运转。然而,该种方法缺乏考虑腔内的线性损耗对内腔倍频激光器单频运转特性的影响,不适用于线性损耗不可忽略的高功率内腔倍频激光器中倍频晶体最佳长度的选取。
技术实现思路
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【技术保护点】
1.一种连续波单频内腔倍频激光器倍频晶体最佳长度的选取方法,其特征在于,包括以下步骤:提供一内腔倍频激光器,并在所述内腔倍频激光器进行单频运转时,获取运转所需的最小非线性损耗ε1;在所述内腔倍频激光器中设置倍频晶体,并获取在设置倍频晶体后的内腔倍频激光器进行运转时产生的最大非线性损耗ε2;对应设置不同长度的倍频晶体后,内腔倍频激光器进行运转时产生的最大非线性损耗ε2,在ε2=ε1时,对应的倍频晶体的长度即为最佳长度。
【技术特征摘要】
1.一种连续波单频内腔倍频激光器倍频晶体最佳长度的选取方法,其特征在于,包括以下步骤:提供一内腔倍频激光器,并在所述内腔倍频激光器进行单频运转时,获取运转所需的最小非线性损耗ε1;在所述内腔倍频激光器中设置倍频晶体,并获取在设置倍频晶体后的内腔倍频激光器进行运转时产生的最大非线性损耗ε2;对应设置不同长度的倍频晶体后,内腔倍频激光器进行运转时产生的最大非线性损耗ε2,在ε2=ε1时,对应的倍频晶体的长度即为最佳长度。2.根据权利要求1所述的连续波单频内腔倍频激光器倍频晶体最佳长度的选取方法,其特征在于,在获取运转所需的最小非线性损耗ε1的步骤中,ε1是利用公式(1)进行计算:其中,Δλg为增益带宽,lc为内腔倍频激光器中倍频晶体的长度,cons表示倍频晶体的非线性接收带宽与倍频晶体的长度的乘积对应的常数;α0为归一化的线性损耗,表示为:,其中,L为腔内的线性损耗。3.根据权利要求2所述的连续波单频内腔倍频激光器倍频晶体最佳长度的选取方法,其特征在于,在获取设置倍频晶体后的内腔倍频激光器进行运转时产生的最大非线性损耗ε2的步骤中,ε2是利用公式(2)进行计算;其中,S0为饱和功率密度,η为非线性转化因子,表示为:;且当倍频晶体的温度处于最佳相位匹配温度时,项为常数1,deff为倍频晶体的有效极化系数,n为倍频晶体的折射率,ε真空介电常数,c为光速,ω1为增益晶体处的束腰半径,ω2为倍频晶体处的腰斑半径,λf为基波波长;,K为泵浦因子,Pin为泵浦功率。4.权利要求1所述的连续波单频内腔倍频激光器倍频晶体最佳长度的选取方法,其特征在于,所述内腔倍频激光器为“8”字型四镜环形腔结构的单端面泵浦的连续波单频内腔倍频532nm激光器,包括依序排...
【专利技术属性】
技术研发人员:卢华东,郭永瑞,苏静,彭堃墀,
申请(专利权)人:山西大学,
类型:发明
国别省市:山西,14
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