快速调谐光参量激光器制造技术

本发明专利技术涉及一种快速调谐光参量激光器，所发明专利技术的光参量激光器中，使用光束偏转器２，使泵浦光束经望远镜系统Ａ、Ｂ等后，与晶体７和晶体１３的光轴夹角同步改变，实现波长调谐。因为用望远镜系统成像的办法实现角度偏转同步，所以无需机械同步系统；由于光束偏转器２可以快速改变泵浦光与晶体的夹角，故可以实现快速的波长调谐。这项技术还可以用于啁啾脉冲放大和时间分辨光谱的研究。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光电子器件领域，尤其涉及到固体可调谐光参量激光器光参量激光器包括光参量激光器发生器(OPG-Opticalparametric generation)和光参量放大器(OPA-Opticalparametric amplifier)是高功率皮秒和飞秒超短脉冲激光器发展起来之后出现的一种新型可调谐固体激光器，这种激光器利用二阶非线性效应光学晶体的参量过程，产生频率下转换的激光，这种激光器的调谐办法，在实用化器件中，都是采用角调谐实现的。参量激光器没有谐振腔，为了获得足够的光学增益，就要用足够长的二阶非线性光学晶体来获得所需要的增益。但二阶非线性光学晶体中的走离角效应(Walk-off effect)限制了晶体的长度，实用化的器件中用两块晶体，采用镜像同步转动的办法来克服走离角效应。文献“Optical parametric generationand amplification in barium borate and lithium triborate crystal.”(作者J.Y.Zhong,J.Y.Huang,Y.R.Shen and C.chen，期刊Journal of Optical Society of America,(B),vol.10,No.9/september 1993)介绍了这种光参量激光器。这种光参量激光器需要一套高精度的镜像同步联动机械系统，这种系统一般用精密的步进马达驱动，这使得光参量激光器的机械系统复杂化，同时步进马达也限制了波长调谐速度。本专利技术的目的在于提供一种快速调谐光参量激光器，可以免去精密而复杂同步联动机构，并且可以大大提高波长调谐速度，这项技术还可以用于啁啾脉冲放大和时间分辨光谱的研究。本专利技术的技术方案是，如图1所示，光参量激光器的泵浦光束1，先经一角度可调光束偏转器2，经由透镜(或透镜组)3和4或球面反射镜5和6组成的望远镜系统A后，投射到非线性光学晶体7上，偏转器2所放置的位置P1点和晶体7所放置的位置P2点，是望远镜系统A的一对共轭像点，输出镜8将泵浦光和参量激光分开；当光参量激光较弱时还可以采用串级的方法放大，如图2所示，也就是在前述晶体7之后，再放置一由透镜(或透镜组)9和10或球面反射镜11和12组成的望远镜系统B，将另一块非线性光学晶体13，置于B后面的P3点，P2和P3是望远镜系统B的一对共轭像点；用同样的串接方式，还可以用望远镜系统C、D……，及相应的透镜(或透镜组)或球面反射镜和非线性光学晶体，组成三串级或四串级系统；用偶数个串级系统，同时晶体光学轴取向两两成镜像而且两两长度一致，这样就可以消除走离角效应(Walk-off effect)。在某些应用中，需要窄线宽的可调谐激光器，如图3所示，可以采用一自注入系统S(如图3中的点划线框所示)实现，这时输出镜8应该靠近光束偏转器2，或者与偏转器2重合(使用PZT振镜)，采用一块晶体7时，在晶体7出光方向放置一块分束镜14，分束镜14将泵浦光1和参量激光器的信号波(或闲置波)分开，泵浦光1经反射镜15(系统M2)、或由透镜(或透镜组)17和反射镜16组成的光学系统M1、或由棱镜22加反射镜15组成的光学系统M3反射后，沿原光路返回投射于晶体7；信号波(或闲置波)经由棱镜18(或棱镜组)加反射镜19(或光栅20)组成的色散系统E2、或透镜21(或透镜组)加光栅20(或反射镜19)组成的色散系统E3、或光栅20(或反射镜15)组成的色散系统E1压缩线宽后反射，也沿原光路返回晶体7，用一精密拖板，使反射的泵浦光和经散射系统反射的信号波(或闲置波)各沿原光路返回晶体7，并同时到达晶体7，这个自注入系统S与迈克尔逊(Michealson)干涉仪基本相同，这样就能在输出镜的反射或透射方向得到窄线宽的激光输出，这时，整个系统等效于一个二串级的系统。如图4所示，在用两块晶体的系统中，分束镜14则置于第二块晶体13之后，其他的元件配置方式与仅于用一块晶体7时相同，这样在输出方向上获得功率较高的窄线宽的激光输出，这时，整个系统等效于一个四串级的系统。角度可调光束偏转器可以是声光偏转器、电光偏转器或压电陶瓷(PZT)振镜，其中声光偏转器是一种利用光学材料的光弹性效应制造的光偏转器件，在声光晶体与光束透过相垂直的方向上加上一超声波，声光晶体体内在与光束透过相垂直的方向就会产生一折射率光栅，从而引起光的布喇格衍射使光束传播方向偏转，所加的超声波频率不同，则光偏转角度不同；电光偏转器是一种利用电光晶体电光效应制造的光偏转器件，这种电光晶体被施加一电场时，晶体的非常光和寻常光的折射率会随所加电场强度变化而变化，由一对或多对三角形的电光晶体制成的电光偏转器，通过电光偏转器的光束偏转角度随所加电场强度变化。压电陶瓷(PZT)振镜是一种利用压电陶瓷(PZT)具有场致伸缩效应制造的光偏转器件，将压电陶瓷作为三个支撑脚之一，安装在一平面反射镜背面，当压电陶瓷上所加电压变化时，压电陶瓷支撑脚长度发生变化，使镜面倾斜变化，从而使经该镜面反射的光束偏转角度随所加电场强度变化。本专利技术的光参量激光器中，使用光束偏转器2，使泵浦光束经望远镜系统A、B等后，与晶体7和晶体13的光轴夹角同步改变，实现波长调谐。因为用望远镜系统成像的办法实现角度偏转同步，所以无需机械同步系统；由于光束偏转器2可以快速改变泵浦光与晶体的夹角，故可以实现快速的波长调谐。 附图说明图1是用一块非线性光学晶体的快速调谐光参量激光器示意图。图2是用两块非线性光学晶体，采用串级方式的快速调谐光参量激光器示意图。图3为用一块非线性光学晶体的窄线宽、自注入快速调谐光参量激光器示意图。图4是用两块非线性光学晶体，采用串级方式的窄线宽、自注入快速调谐光参量激光器示意图。实施例1，如图1所示，快速调谐光参量激光器的泵浦光束1经光束偏转器2后，进入由透镜(或透镜组)3和4组成的望远镜系统，投射于非线性光学晶体7上，光束偏转器2位于望远镜系统A物方光轴上P1点，非线性光学晶体7位于望远镜系统镜像方P2点，P1和P2是关于望远镜A的一对共轭像点，用光束偏转器2快速和精确地改变泵浦光1偏转角度，从输出镜8(镀泵浦光全反、参量光透过的介质膜)输出的光波长，就可以实现快速和精确地调谐。实施例2，如图2所示，快速调谐光参量激光器的泵浦光束1，经光束偏转器2后，进入由透镜(或透镜组)3和4组成的望远镜系统A，投射于非线性光学晶体7，光束偏转器2位于望远镜系统A物方光轴上P1点，非线性光学晶体7位于望远镜系统镜A像方P2点，P1和P2是关于望远镜A的一对共轭像点，透过光学晶体7后，再经由透镜(或透镜组)9和10组成的望远镜系统B，投射于非线性光学晶体13上，非线性光学晶体13位于望远镜系统镜B像方P3点，P2和P3是关于望远镜B的一对共轭像点，系统A和系统B同轴，用光束偏转器2快速和精确地改变泵浦光1偏转角度，从输出镜8(镀泵浦光全反、参量光透过的介质膜)输出的光波长，就可以实现快速和精确地调谐。实施例3，如图3所示，快速调谐光参量激光器使用一块非线性光学晶体并用自注入系统S压缩线宽，快速调谐光参量激光器的泵浦光束1，经光束偏转器2，输出镜8(其表面镀泵浦光透过、参量光反射的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速调谐光参量激光器，由泵浦光偏转器（２），透镜（或透镜组）（３）和（４）或球面反射镜（５）和（６）组成的望远镜系统（Ａ）或（Ａ’）、非线性光学晶体（７）组成，其特征在于该参量激光器是用泵浦光偏转器（２）和透镜（或透镜组）（３）和（４）或球面反射镜（５）和（６）组成的望远镜系统（Ａ）或（Ａ’），偏转泵浦光实现波长调谐的。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张雨东，蒋捷，崔传鹏，庄欣欣，谢发利，
申请(专利权)人：中国科学院福建物质结构研究所，
类型：发明
国别省市：35[中国|福建]