单晶体可调谐宽带非共线飞秒光参量放大方法及装置制造方法及图纸

一种单晶体可调谐宽带非共线飞秒光参量放大方法及装置，其将泵浦源输出的光通过玻璃片ＧＰ分成两束：一束反射光经透镜Ｌ１后聚焦至产生超连续谱的晶体Ｓ，再经准直透镜Ｌ２准直，透过全反镜Ｍ２，入射至非线性晶体ＢＢＯ，形成光参量放大的水平方向偏振的信号光；另一束透射光通过透镜Ｌ３，经延迟器ＣＣ延迟至与信号光同步，入射至非线性晶体ＢＢＯ内倍频后，转变为竖直方向偏振的抽运光。抽运光与信号光经非线性晶体ＢＢＯ产生第Ⅰ类相位匹配的非共线光参量放大，同时满足倍频相位匹配角和非共线光参量放大相位匹配角的信号光被放大。本发明专利技术解决了背景技术结构复杂、成本较高的技术问题。本发明专利技术装配简单，体积小，稳定性好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于单晶体的可调谐宽带非共线飞秒光参量放大方法及装置。技术背景超短激光脉冲技术在物理学、化学、生物学、医学研^M娥术领域中具有广泛 而特殊的应用。超短激^i;ic冲技术发展mm，其产生的超短激光脉冲脉宽越来越宽，强 度^*越高。超决过程的研究经常需要可调谐的超短激光脉冲，从红外到可见光波段可 调谐的飞秒激光脉冲，可用于研究非线性光学、超決时间辨J恍谱学和固体、液体中的 超快过程。光参量放大即是获得从红外到可见光波段可调谐的飞秒激;)fcE冲的最方便、 最可靠的方法之一。非共线光鍾放大會铲生高质量纠缠态光场，可用于完戯Q衞正理 论上已提出的量子通讯的实验方案，如量子离物传态、量子密集编码以及量子纠错等。传统共线光参MM大，相位匹配剝牛下可满足中心波长处的抽运光、信号光和闲频 光，《M)(寸于超短激^E冲、尤其是飞秒脉冲，激^E冲具有很宽的频谱，在#*31程中 4贿部分频率分量不能满足相位匹配剝牛造成的增益下降。由于共线方式只能使信号光 和抽运光在较窄的光谱范围内实现相位匹配，因此放大后信号光的光谱窄化，从而影响 到转化效率和输出脉冲的宽度。超短脉冲非共线光#*放大，具有扩展共线参量变化的可调谐性。通过引入非共线 角，可以有效地补偿参量光波的分离，M^参量光波间的群速失配，增加有$組作用长 度，从而增加转化效率。超矢1^冲的##1大过程中，翻非共线互作用的方式可以实 现信号光和闲频光的群速度匹配，且能大娥加# 光的接收角，因此可以获得极宽的 增益带宽，实现高增益。传统的非共线光参1^大錢，主要包括l姓石再^^大激光系统、二次谐波产生、 超遊卖谱产生和iW:i-2mmtypel偏硼酸钡(BBO)非缘性晶体的光鍾放大四部分， 输出从可见光到近红外光的可调谐"J育糧，可舰二 効夂大阶^^大會遣。传统的非 共线光参量放大^*^用两±央非线性晶体BBO， 一±細于对泵浦光源输出光产生倍频效 应，一i細于光参量放大。存在的主要缺点是结构相对H体积较大，两±央非线性 晶体BBO装配匹酉激复杂，成賴高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于Jif共一种单晶体可调谐宽带非共线飞秒光参量放大方法及装置， 其解决了
技术介绍
中结构复杂，成本较高的技术问题。 本专利技术的技术解决方案是一种单晶体可调谐宽带非共线飞秒光参*^文大方法，其牛tte处在于该方法的实 现步骤包括(1) 将泵浦源输出的光通过玻璃片GP分成两束；(2) 较弱的一束反射^il^竟Ll后，聚焦至产^S连续谱的晶体S,形戯急定 的白光；再经准直纖L2准直，淑全反镜M2，入射至非线性晶体BBO，形戯参 量放大的水平方向偏振的信号光；(3) 较强的一^itl^Ma3S镜L3，经皿器CC延迟至与信号光同步，入射至 非线性晶体BBO，在非线性晶体BBO内倍频后，转变为竖直方向偏振的抽运光；(4) 入射至非线性晶体BBO内的抽运光与信号光糊哄线夹角为3±0. 5° ，抽运 光与信号光产生第I类相位匹配糊哄线光鍾放大，同日中满足倍频相位匹配角糊哄 线光参量放大相位匹配角的信号光被放大；(5) 根据设计要求微调非线性晶体BBO的相位匹配角，同时调谐抽运光和信号光 之间的延迟，得到信号光的设计要求频率成分的光参量放大。±^^准直纖L2准直的白光，以M:银镜M、银镜M'反射后入射至全反镜 M2为宜。± 51玻璃片GP分出的邀寸光一般占泵浦源输出光的95-94%， Mii玻璃片GP 分出的反射光一般占泵浦源输出光的5-6%。JtM产CT连续谱的晶体S可采用白宝石、氟化,丐片^子晶体光纤。当产4M^ 衝普的晶体S采用光子晶体光纤时，fflil鹏片GP分出的蹄光应经衰减片衰贩再 入射至纖L1。一种实HM单晶体可调谐宽带非共线飞秒光参量放大方法的體，包括接顿浦 源输出光的玻璃片GP，其特te处在于，该 还包括设置于玻璃片GP 3SltJt5各上 的纖L3， Sil全反镜M3接i^il竟L3输出光的舰器CC; i體于玻璃片GP蹄光 路上的透镜L1，设置于itf竟Ll输出光路上的产生超ii^卖谱的晶体S，设置于产生超连 续谱的晶体S输出，上的准直透镜L2，设置于准直itl竟L2输出光路上的全反镜M2， 全反镜M2同时位于延迟器CC的输出光路上；接收准直邀tL2输出的经全反ltM2的M"光、延迟mr输出的经全反flM2的反射光的非线性晶体BBO。上述准直透镜L2与全反镜M2之间以设置将准直透镜L2输出光反射至全反镜M2的 银ltM及银IIM,为宜。上述玻璃片GP与透llLl之间以设置全反flMl为宜。上述产生超连续谱的晶体S设置于邀竟L1之间准直邀泉2，所述产，连续谱的晶 淋足BfltLl焦距处的距獻l为—1《Xl《l腿，郎1^0;戶腐产顿纖谱的晶体S 距准直透镜L2焦距处的距离X2为一l《X2《lmm，且X2-0。战产4^连续谱的晶体S可釆用白宝石、氟化牵丐片或光子晶体光纤等。戶腿的产 4^i续谱的晶体S采用光子晶体光纤时，M片GP分出的反射光路上应设置衰减片。本专利技术具有以下优点本专利技术采用单晶体产生光参量放大，结构简单，装配简单，体积小，成本低。 附图说明图1为本专利技术的结构原理图。附图标号说明GP-,片，M-银镜，M'-银镜，Ml-全反镜，M2-全反镜，M3-全反镜，L1-3S竟，L2-准直3SI竟，L3-透镜，CC-延迟器，BBO非线性晶体，S-产顿 连续谱的晶体。 具体实1 式本专利技术以非线性晶体BBO作为放大介质，二次谐波和光#*放大发生在同一个非 线性晶体中，掛共lU脉冲能量，宽带调i辭俞出，光谱带宽可达26nm以上，信号光调谐 输出范围为475nm 595nm。 BBO晶体旨g鎌益一般为1 5醒，以2 3麵为宜，以 2 mm为佳。本专利技术实施例中的泵浦源采用千赫兹高功率IS石激光系统，系 出的超短脉冲: 重复频率为lKHz，脉冲宽度40fs，中心波长800nm，单脉冲育糧300uJ，带宽37nm。 二阶非线性介质采用5mmP -BBO晶体，切割角6 =29. 2° 。参见图1，本专利技术单晶体可调谐宽制哄线飞秒光参量放大装置如下 玻璃片GP设置T^浦源的输出光路上，玻璃片GP的邀寸 上设置有透镜L3， 纖L3的输出^M31全反镜M3础到5SS器CC。鹏片GP的反射^^全反镜Ml 反射的光路上设置有透镜L1，透镜L1输出的光经产生,续谱的晶体S后的输出光路 上设置有准直透镜L2。产生超i^卖谱的晶体S位于透镜Ll之间准直3tf竟L2，产生超连 续谱的晶体S的设置应面足的剝牛是产4M连续谱的晶体S距透镜Ll焦距处的距离XI为一1《X1《1腿，且X1^0;产^lg^续谱的晶体S距准直透镜L2焦距处的距离X2为一1《X2《lmm，且X2-0。准直3tl竟L2的输出^^银镜M及银镜M'反射后，反射到全反镜M2。全反镜M2同 时位于Mifi器CC的输出5fc^上。非线性晶体BBO位于由准直透镜L2输出的经全反镜 M2邀寸的邀寸光路上，同时^f立于Eia器CC输出的经全反镜M2 g的SI^^各上。产 ^g连续谱的晶体S可采用白宝石、2mm的氟化f丐片或5、 6cm的光子晶体光纤。产生 超连续谱的晶体S采用光子晶体光纤时，玻璃片GP分出的反射光路上应设置衰减片。 参见图1，本专利技术单晶体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单晶体可调谐宽带非共线飞秒光参量放大方法，其特征在于：该方法实现步骤包括：（１）将泵浦源输出的光通过玻璃片ＧＰ分成两束；（２）较弱的一束反射光通过透镜Ｌ１后，聚焦至产生超连续谱的晶体Ｓ，形成稳定的白光；再经准直透镜Ｌ２准直，透过全反镜Ｍ２，入射至非线性晶体ＢＢＯ，形成光参量放大的水平方向偏振的信号光；（３）较强的一束透射光通过透镜Ｌ３，经延迟器ＣＣ延迟至与信号光同步，入射至非线性晶体ＢＢＯ，在非线性晶体ＢＢＯ内倍频后，转变为竖直方向偏振的抽运光；（４）入射至非线性晶体ＢＢＯ内的抽运光与信号光的非共线夹角为３±０．５°，抽运光与信号光产生第Ⅰ类相位匹配的非共线光参量放大，同时满足倍频相位匹配角和非共线光参量放大相位匹配角的信号光被放大；（５）根据设计要求微调非线性晶体ＢＢＯ的相位匹配角，同时调谐抽运光和信号光之间的延迟，得到信号光的设计要求频率成分的光参量放大。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘红军，侯米娜，赵卫，王屹山，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]