一种双板条结构的走离补偿装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种双板条结构走离补偿装置，所述装置包括第一非线性光学晶体和第二非线性光学晶体；所述第一非线性光学晶体和第二非线性光学晶体均为板条状，并固定在一起；基频光耦合进第一非线性光学晶体，按相位匹配角传播，之后，基频光和产生的谐波在第一非线性光学晶体的上表面和第二非线性光学晶体的下表面来回反射，最后从第二非线性光学晶体耦合输出。本发明专利技术提供的一种双板条结构走离补偿装置结构简单、紧凑、散热性好；不需要多块晶体，降低了装置的复杂性和成本，另外对大功率泵浦或对温度敏感的晶体，在第一非线性光学晶体的上表面和第二非线性光学晶体的下表面设有温控装置，既能实现高转换效率，又能保证好的光束质量。

【技术实现步骤摘要】
一种双板条结构的走离补偿装置
本专利技术涉及非线性光学变频激光
，更具体涉及一种双板条结构走离补偿装置。
技术介绍
二阶非线性效应主要包括倍频、和频、差频、光参量振荡等。激光频率变换对激光高技术的发展和拓宽激光的应用领域具有十分重要的意义。通过激光变频可以获得多种波长的激光，例如可产生红外，红光，绿光，蓝光，紫外和深紫外激光等，它们在大屏幕显示、激光医疗、高密度存储、微电子、微机械、激光全息技术以及泵浦可调谐光参量激光等方面有着巨大的应用前景和广阔的市场。对于角度相位匹配过程，即非临界相位匹配，通常存在走离角，即能流密度矢量方向与波矢方向的夹角，使得激光变频效率降低、变频输出的光束质量变差。补偿走离效应可以增加相互作用长度、提高变频效率，改善光束质量。目前，补偿走离效应主要基于控制两块相同尺寸和相同切割方向的长方体状非线性光学晶体的摆放位置来实现，但是其相互作用长度较短，变频效率受到限制。随后又提出通过2N块相同尺寸和相同切割方向的长方体状的非线性光学晶体来增加相互作用长度，提高变频效率，但该设置增加了其复杂性与成本。综上，现有结构的补偿走离效应的装置虽然能够实现高转换效率的激光输出，但是存在结构复杂、成本高的问题。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是如何简化现有的走离补偿装置结构，降低成本。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种双板条结构走离补偿装置，所述装置包括第一非线性光学晶体和第二非线性光学晶体；所述第一非线性光学晶体和第二非线性光学晶体均为板条状，并固定在一起；基频光耦合进第一非线性光学晶体，按相位匹配角传播，之后，基频光和产生的谐波在第一非线性光学晶体的上表面和第二非线性光学晶体的下表面来回反射，最后从第二非线性光学晶体耦合输出；所述第二非线性光学晶体的厚度设计方案如下：A、当单轴晶体的相位匹配角、双轴晶体主平面内的相位匹配角为30度～60度时，所述第二非线性光学晶体的厚度可根据如下情况确定：(1)变频过程中仅有一个波长的光为非常(e)光时，即相位匹配方式为或或(倍频)，第二非线性光学晶体的厚度可表示为d2其中，ρ1表示e光在第一非线性光学晶体中传播和在第二非线性光学晶体中向右下方传播时的走离角，ρ2表示e光在第二非线性光学晶体中向右上方传播时的走离角，d1表示第一非线性光学晶体的厚度。(2)变频过程中，基频光之一和谐波光均为非常光时，即相位匹配方式为a.优先根据基频e光，第二非线性光学晶体的厚度可设置为d12其中，ρ11表示基频e光在第一非线性光学晶体中传播和在第二非线性光学晶体中向右下方传播时的走离角，ρ12表示基频e光在第二非线性光学晶体中向右上方传播时的走离角。满足公式(2)时，则可成倍增加相互作用长度。b.根据谐波e光，第二非线性光学晶体的厚度可设置为d22其中，ρ21表示谐波e光在第一非线性光学晶体中传播和在第二非线性光学晶体中向右下方传播时的走离角，ρ22表示谐波e光在第二非线性光学晶体中向右上方传播时的走离角。若d12约等于d22，则即成倍增加相互作用长度，又改善谐波的光束质量。(3)变频过程中，当基频光均为非常光时，倍频情况除外，即相位匹配方式为分别根据基频光1的e光和基频光2的e光，第二非线性光学晶体的厚度可设置为d1(2)2其中，ρ1(2)1表示基频1(2)e光在第一非线性光学晶体中传播和在第二非线性光学晶体中向右下方传播时的走离角，ρ1(2)2表示基频1(2)e光在第二非线性光学晶体中向右上方传播时的走离角。满足d12约等于d22时，则成倍增加相互作用长度，改善谐波输出光斑质量。B、当单轴晶体的相位匹配角、双轴晶体主平面内的相位匹配角为小于30度且大于25度，或者大于60度且小于65度时，所述第二非线性光学晶体的厚度设置为所述第一非线性光学晶体的厚度的两倍。优选地，所述第一非线性光学晶体和第二非线性光学晶体通过光学键合、光胶、折射率匹配液或空气连在一起。优选地，所述耦合方式为棱镜耦合方式或切斜角耦合方式。优选地，所述棱镜耦合方式的棱镜与非线性光学晶体的端面粘接在一起。优选地，所述切斜角耦合方式，所述第一非线性光学晶体左侧面镀有基频光的高透膜；所述第二非线性光学晶体右侧面镀有基频光和谐波的高透膜。优选地，所述第一非线性光学晶体可实现大尺寸生长，包括正单轴晶体，ZnGeP2等；负单轴晶体BBO、AGS、KABO、CLBO、KDP、ADP等；正双轴晶体KTP、RTA、KTA、CBO等；负双轴晶体LBO、YCOB、GdCOB等；所述第二非线性光学晶体可实现大尺寸生长，包括:正单轴晶体，ZnGeP2等；负单轴晶体BBO、AGS、KABO、CLBO、KDP、ADP等；正双轴晶体KTP、RTA、KTA、CBO等；负双轴晶体LBO、YCOB、GdCOB等。优选地，当大功率泵浦或第一非线性光学晶体和第二非线性光学晶体对温度敏感时，所述第一非线性光学晶体的上表面和第二非线性光学晶体的下表面均设置温控装置。优选地，所述基频光和谐波在第一非线性光学晶体的上表面和第二非线性光学晶体的下表面都发生全反射，若某一波长的光不能发生全反射时，所述第一非线性光学晶体的上表面和第二非线性光学晶体的下表面镀相应波长的高反膜。(三)有益效果本专利技术提供了一种双板条结构走离补偿装置，本专利技术提供的装置结构简单、紧凑、散热性好；不需要多块晶体，降低了装置的复杂性和成本，另外本专利技术设有温控装置，既能实现高转换效率，又能保证好的光束质量。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1a为光耦合器件切斜角的结构示意图；图1b为光耦合器件棱镜的结构示意图；图2是本专利技术的一个较佳实施例1的一种双板条结构走离补偿装置的结构示意图；图3是本专利技术的一个较佳实施例1的一种双板条结构走离补偿装置的213nme光的走离效应示意图；图4是本专利技术的另一个较佳实施例2的一种双板条结构走离补偿装置的结构示意图；图5是本专利技术的另一个较佳实施例2的一种双板条结构走离补偿装置的266nme光的走离效应示意图；图6是本专利技术的另一个较佳实施例3的一种双板条结构走离补偿装置的结构示意图；图7是本专利技术的另一个较佳实施例3的一种双板条结构走离补偿装置的2063nme光的走离效应的示意图。附图说明：1-01、第一非线性光学晶体；1-02、第二非线性光学晶体；2、基频激光器；3-01、第一耦合器件，3-02、第二耦合器件；4、温控装置。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不能用来限制本专利技术的范围。实施例1图2是本专利技术的一个较佳实施例1的一种双板条结构走离补偿装置的结构示意图；本实施例的装置包括第一非线性光学晶体1-01、第二非线性光学晶体1-02以及基频激光器2；所述第一非线性光学晶体和第二非线性光学晶体均为板条状，并固定在一起，固定方式为光学键合。所述第一非线性光学晶体1-01和所述第二非线性光学晶体1-02均选用BBO晶体，相位匹配方式为相位本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双板条结构走离补偿装置，其特征在于，所述装置包括第一非线性光学晶体和第二非线性光学晶体；所述第一非线性光学晶体和第二非线性光学晶体均为板条状，并固定在一起；基频光耦合进第一非线性光学晶体，按相位匹配角传播，之后，基频光和产生的谐波在第一非线性光学晶体的上表面和第二非线性光学晶体的下表面来回反射，最后从第二非线性光学晶体耦合输出；所述第二非线性光学晶体的厚度设计如下：A、当单轴晶体的相位匹配角、双轴晶体主平面内的相位匹配角为30度～60度时，所述第二非线性光学晶体的厚度可根据如下情况确定：(1)变频过程中仅有一个波长的光为非常(e)光时，即相位匹配方式为或或(倍频)，第二非线性光学晶体的厚度可表示为d2d2=2tanρ1tanρ1+tanρ2d1---(1)]]>其中，ρ1表示e光在第一非线性光学晶体中传播和在第二非线性光学晶体中向右下方传播时的走离角，ρ2表示e光在第二非线性光学晶体中向右上方传播时的走离角，d1表示第一非线性光学晶体的厚度；(2)变频过程中，基频光之一和谐波光均为非常光时，即相位匹配方式为e+o⇒e;]]>a.优先根据基频e光，第二非线性光学晶体的厚度可设置为d12d12=2tanρ11tanρ11+tanρ12d1---(2)]]>其中，ρ11表示基频e光在第一非线性光学晶体中传播和在第二非线性光学晶体中向右下方传播时的走离角，ρ12表示基频e光在第二非线性光学晶体中向右上方传播时的走离角；满足公式(2)时，则可成倍增加相互作用长度；b.根据谐波e光，第二非线性光学晶体的厚度可设置为d22d22=2tanρ21tanρ21+tanρ22d1---(3)]]>其中，ρ21表示谐波e光在第一非线性光学晶体中传播和在第二非线性光学晶体中向右下方传播时的走离角，ρ22表示谐波e光在第二非线性光学晶体中向右上方传播时的走离角；若d12约等于d22，则即成倍增加相互作用长度，又改善谐波的光束质量；(3)变频过程中，当基频光均为非常光时，倍频情况除外，即相位匹配方式为分别根据基频光1的e光和基频光2的e光，第二非线性光学晶体的厚度可设置为d1(2)2d1(2)2=2tanρ1(2)1tanρ1(2)1+tanρ1(2)2d1---(4)]]>其中，ρ1(2)1表示基频1(2)e光在第一非线性光学晶体中传播和在第二非线性光学晶体中向右下方传播时的走离角，ρ1(2)2表示基频1(2)e光在第二非线性光学晶体中向右上方传播时的走离角；满足d12约等于d22时，则成倍增加相互作用长度，改善谐波输出光斑质量；B、当单轴晶体的相位匹配角、双轴晶体主平面内的相位匹配角为小于30度且大于25度，或者大于60度且小于65度时，所述第二非线性光学晶体的厚度设置为所述第一非线性光学晶体的厚度的两倍。...

【技术特征摘要】
1.一种双板条结构走离补偿装置，其特征在于，所述装置包括第一非线性光学晶体和第二非线性光学晶体；所述第一非线性光学晶体和第二非线性光学晶体均为板条状，并固定在一起；基频光耦合进第一非线性光学晶体，按相位匹配角传播，之后，基频光和产生的谐波在第一非线性光学晶体的上表面和第二非线性光学晶体的下表面来回反射，最后从第二非线性光学晶体耦合输出；所述第一非线性光学晶体和所述第二非线性光学晶体均包括：单轴晶体和双轴晶体；所述第二非线性光学晶体的厚度设计如下：A、当单轴晶体的相位匹配角、双轴晶体主平面内的相位匹配角为30度～60度时，所述第二非线性光学晶体的厚度可根据如下情况确定：(1)变频过程中仅有一个波长的光为非常(e)光时，即相位匹配方式为或或(倍频)，第二非线性光学晶体的厚度可表示为d2其中，ρ1表示e光在第一非线性光学晶体中传播和在第二非线性光学晶体中向右下方传播时的走离角，ρ2表示e光在第二非线性光学晶体中向右上方传播时的走离角，d1表示第一非线性光学晶体的厚度；(2)变频过程中，基频光之一和谐波光均为非常光时，即相位匹配方式为a.根据基频e光，第二非线性光学晶体的厚度可设置为d12其中，ρ11表示基频e光在第一非线性光学晶体中传播和在第二非线性光学晶体中向右下方传播时的走离角，ρ12表示基频e光在第二非线性光学晶体中向右上方传播时的走离角；满足公式(2)时，则可成倍增加相互作用长度；b.根据谐波e光，第二非线性光学晶体的厚度可设置为d22其中，ρ21表示谐波e光在第一非线性光学晶体中传播和在第二非线性光学晶体中向右下方传播时的走离角，ρ22表示谐波e光在第二非线性光学晶体中向右上方传播时的走离角；若d12约等于d22，则即成倍增加相互作用长度，又改善谐波的光束质量；(3)变频过程中，当基频光均为非常光时，倍频情况除外，即相位匹配方式为分别根据基频光1的e光和基频光2的e光，第二非线性光学晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：宗楠，代世波，杨峰，彭钦军，许祖彦，王志敏，张丰丰，杜仕峰，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11