快速调谐光参量振荡器制造技术

一种快速调谐光参量振荡器，其泵浦光束（１），先经过一角度可调光束偏转器（２），经由正透镜（３）和（４）或球面反射镜（９）和（１０）组成的望远镜系统后，透过ＯＰＯ腔镜（５），投射于非线性光学晶体（６）上，ＯＰＯ的调谐激光由腔镜（７）输出。或者泵浦光（１）不经过腔镜（５），而是经过耦合反射镜（８）投射到非线性光学晶体（６）上。采用声光偏转器，电光偏转器，或ＰＺＴ振镜作为泵浦光光束偏转器，一可以精确控制泵浦光偏转角度；二可快速改变泵浦光偏转角度；从而实现光参量振荡器（ＯＰＯ）的波长精确和快速调谐，调谐速度提高两个数量级以上。（*该技术在2016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，尤其是涉及到固体调谐激光器。光参量振荡器(OPO)是目前世界上调谐范围最宽的一种固体激光器，因其结构紧凑，使用方便以及功率高，波长覆盖范围宽等诸多优点，已被广泛应用于各科研领域(新材料，生物，化学，共振光谱等)，目前国际上光参量振荡器(OPO)主要采用晶体角度调谐和温度调谐两种方法，它们的主要缺点是波长改变的速度很慢，一般均在1Hz以下。国际上已开展电压调谐的研究，这种方法调谐速度很快，但因受已有材料性能限制，实现的调谐宽度很窄，要比角度调谐和温度调谐两种方法的光参量振荡器(OPO)小几个数量级。文献“Stabilization and tuning of a doublyresonant optical parameteric oscillator”(作者D.Lee and N.C.Wong，期刊Journal of Opticai Society of America.(B)，Vol.10，No.10/Sept.1993)对这三种方法均作了研究。本专利技术的目的在于制造一种新的光波长快速调谐光参量振荡器，在不使调谐宽度大幅度降低的前提下，实现光参量振荡器光波长快速调谐。实现本专利技术的技术方案是，光参量振荡器OPO的泵浦光束(1)，先经过一角度可调光束偏转器(2)，经由透镜(3)，(4)或球面反射镜(9)和(10)组成的望远镜系统后，透过OPO腔镜(5)，投射于非线性光学晶体(6)上，OPO的调谐激光由腔镜(7)输出；或者泵浦光束(1)不经过腔镜(5)，而是经过耦合反射镜(8)投射到非线性光学晶体(6)上。本方案的OPO配置为非共线匹配，光束偏转器(2)，使泵浦光束与OPO中非线性光学晶体(6)光轴的夹角不同，则OPO输出的相干光波长不同，从而实现波长调谐。换句话说，本方案是靠光束偏转器1，改变泵浦光与非线性光学晶体(6)光轴的夹角，来实现波长调谐的。由于光束偏转器(2)可以快速改变，这样，从输出腔镜(7)输出的OPO光波长就可以实现快速调谐。角度可调的光束偏转器(2)可以是声光偏转器，电光偏转器，和压电陶瓷(PZT)振镜。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。(参考文献fowler V.J.and J.Schlafer，”A survey of laser beamdeflection techniques”，Proc.IEEE，54，1437(1966))。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。采用声光偏转器，电光偏转器，或振镜作为泵浦光束偏转器有两个优点，一可以精确控制泵浦光偏转角度；二可快速改变泵浦光偏转角度；从而实现光参量振荡器(OPO)的波长精确和快速调谐，调谐速度提高两个数量级以上。此外，调谐宽度比晶体角度调谐和温度调谐两种方法略小，但为同一量级。这种光波长快速调谐激光器将为科研，国防和光通讯提供一种崭新的工具。下面对图面作简要说明，附图说明图1是泵浦光束经过透射式望远镜和腔镜的快速调谐光参量振荡器结构示意图；图2是泵浦光束经过透射式望远镜，但不经过腔镜的快速调谐光参量振荡器结构示意图；图3是泵浦光束经过反射式望远镜和腔镜的快速调谐光参量振荡器结构示意图；图4是采用BBO晶体的快速调谐光参量振荡器位相匹配曲线。实施例1，如图1所示，OPO的泵浦光束(1)经光束偏转器(2)后，进入由正透镜(3)和(4)组成一个望远镜系统；经光参量振荡器(OPO)的后腔镜(5)，投射于非线性光学晶体(6)上，(7)是OPO的输出腔镜；F1是透镜(3)的前焦点，F2是透镜(3)的后焦点和透镜(4)的前焦点，F3是透镜(4)的后焦点；光束偏转器(2)位于焦点F1处；非线性光学晶体BBO(6)与焦点F3重合；用光束偏转器(2)快速和精确地改变泵浦光(1)偏转角度，从输出腔镜(7)输出的OPO光波长，就可以实现快速和精确地调谐。图4给出了快速调谐光参量振荡器位相匹配曲线，图中θ1是晶体的切割角，θ3是泵浦光与晶体光轴的夹角，圆实点所示曲线是泵浦光为532纳米，二阶非线性光学晶体(6)是切割角为22.8°的BBO晶体时，OPO输出光波长随泵浦光夹角变化的曲线；方实点所示曲线是泵浦光为354.7纳米，二阶非线性光学晶体(6)是切割角为28°的BBO晶体时，OPO输出光波长随泵浦光夹角变化的曲线。实施例2，如图2所示，OPO的泵浦光束(1)经光束偏转器(2)后，进入由正透镜(3)和(4)组成一个望远镜系统，不经光参量振荡器(OPO)的后腔镜(5)，而经泵浦光束耦合反射镜(8)，投射于非线性光学晶体(6)上，(7)是OPO的输出腔镜；F1是透镜(3)的前焦点，F2是透镜(3)的后焦点和透镜(4)的前焦点，F3是透镜(4)的后焦点；光束偏转器(2)位于焦点F1处；非线性光学晶体BBO(6)与焦点F3重合；用光束偏转器(2)快速和精确地改变泵浦光(1)偏转角度，从输出腔镜(7)输出的OPO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，OPO的泵浦光束(1)经光束偏转器(2)后，进入由球面反射镜(9)和(10)组成一个望远镜系统；经光参量振荡器(OPO)的后腔镜(5)，投射于非线性光学晶体(6)上，(7)是OPO的输出腔镜；F1是透镜(3)的前焦点，F2是透镜(3)的后焦点和透镜(4)的前焦点，F3是透镜(4)的后焦点；光束偏转器(2)位于焦点F1处；非线性光学晶体BBO(6)与焦点F3重合；用光束偏转器(2)快速和精确地改变泵浦光(1)偏转角度，从输出腔镜(7)输出的OPO光波长，就可以实现快速和精确地调谐。权利要求1.一种快速调谐光参量振荡器，其特征在于该光参量振荡器由泵浦光光束偏转器(2)，正透镜(3)和(4)或球面反射镜(9)和(10)，腔镜(5)和(7)，非线性光学晶体(6)所组成。2.一种快速调谐光参量振荡器，其特征在于该光参量振荡器由泵浦光偏转器(2)，正透镜(3)和(4)或球面反射镜(9)和(10)，腔镜(5)，(7)，泵浦光耦合反射镜(8)，非线性光学晶体(6)所组成。3.如权利要求1或2所述的快速调谐光参量振荡器，其特征在于所说光束偏转器(2)是一个声光偏转器。4.如权利要求1或2所述的快速调谐光参量振荡器，其特征在于所说光束偏转器(2)是电光偏转器。5.如权利要求1或2所述的快速调谐光参量振荡器，其特征在于所说光束偏转器(2)一个压电陶瓷(PZT)振镜。6.如权利要求1或2所述的快速调谐光参量振荡器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速调谐光参量振荡器，其特征在于该光参量振荡器由泵浦光光束偏转器（２），正透镜（３）和（４）或球面反射镜（９）和（１０），腔镜（５）和（７），非线性光学晶体（６）所组成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张雨东，毛宏伟，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]