产生紫外可见红外波段超宽带、超连续白光激光装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及激光技术领域，具体涉及一种产生紫外可见红外波段超宽带、超连续白光激光装置，包括中红外泵浦光源和能够实现二阶非线性与三阶非线性协同作用的宽带白光非线性晶体，其特征在于：所述中红外泵浦光源为中心波长为3600nm的中红外激光光源，脉冲宽度为120fs，半高全宽为357nm，重复频率为1kHz，平均功率为45mW，单脉冲能量45J以上，该脉冲光源具有高峰值功率的特点。本发明专利技术利用宽带白光非线性晶体在强激光泵浦下产生显著的三阶非线性效应有效展宽泵浦光源。效展宽泵浦光源。效展宽泵浦光源。

【技术实现步骤摘要】
产生紫外可见红外波段超宽带、超连续白光激光装置


[0001]本专利技术涉及激光
，特别是涉及一种产生紫外可见红外波段超宽带、超连续白光激光装置。

技术介绍

[0002]超连续白光激光器，具有宽光谱带宽(从紫外到红外)，高光谱平整度，大脉冲能量，高峰值功率，高时间和光谱相干性等优越特性，可以在众多领域有着广泛的重要应用，如光谱和显微镜，精密频率测量，脉冲压缩，光学相干层析成像等。它们主要是通过利用高峰值功率脉冲激光器驱动的各种非线性光学效应实现的。到目前为止，人们已经探索和尝试了大量的方案来产生具有理想参数的高质量白色激光器。应用最广泛的方法依赖于发生在微结构光子晶体光纤或惰性充气空心纤维中的各种三阶非线性(自相位调制、四波混合、受激拉曼散射等)。因此，光谱性能与传输波的模态面积或色散特性不可分割地联系在一起，这自然会受到一些限制，如光谱平整度不理想和脉冲能量低。例如，在固体芯硅
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空气光子晶体光纤中，尽管超连续光谱扩展到200nm
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2500nm，但谱宽相当局限于泵浦光波长附近，光谱呈现多峰，脉冲处于低能级。这些不可取的弱点最终降低了超连续光谱的光谱扩大和平整度增强能力。由于这些原因，采用的单一的三阶非线性光谱展宽方案尚未能够覆盖所谓的高平坦度紫外
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可见
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红外超连续谱范围。
[0003]另一种著名的产生宽带激光光源的方案是二阶非线性光学效应，包括二次谐波产生、和频产生、差频产生、参数振荡和放大过程。作为常用且成功的准相位匹配理论框架中的一个重大成功案例，啁啾周期极化铌酸锂非线性晶体具有多个宽带准相位匹配波段，通过一系列三波混频过程可以实现高性能激光频率转换。特别的是，准相位匹配方案可以支持宽带二次谐波产生，宽带二次谐波和三次谐波同时产生，甚至高谐波产生，最终产生超宽带可见白光激光光源。此外，该宽带准相位匹配方案还允许二阶和三阶非线性效应的协同作用，通过级联宽带二次谐波和三次谐波，在光谱曲线和总体色度方面创建可调谐的可见
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近红外白光激光产生，甚至通过高达12阶次的二次谐波准相位匹配过程，实现一个跨越紫外
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可见
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近红外的超过2个倍频程的强的超连续白光激光的产生。我们认为，与单一的二阶非线性方案或单一的三阶非线性方案相比，利用二阶非线性二次谐波产生(或级联二次谐波和三次谐波的相互作用组合)和三阶自相位调制效应的协同作用的方案对超连续光谱展宽谱具有显著的增强效果。然而，这种协同作用的能力还远远不能实现极宽带宽、大脉冲功率和高峰值功率的紫外
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可见
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红外波段超连续白光激光的梦想。

技术实现思路

[0004]为解决上述问题，本专利技术提供一种解决了现有直驱电机不具备制动的问题，尤其适合机器人应用直驱电机定格停止，结构制动稳定，制动效果好，结构可靠的产生紫外可见红外波段超宽带、超连续白光激光装置。
[0005]本专利技术所采用的技术方案是：一种产生紫外可见红外波段超宽带、超连续白光激
光装置，包括中红外泵浦光源和能够实现二阶非线性与三阶非线性协同作用的宽带白光非线性晶体，所述中红外泵浦光源为中心波长为3600nm的中红外激光光源，脉冲宽度为120fs，半高全宽为357nm，重复频率为1kHz，平均功率为45mW，单脉冲能量45μJ以上，该脉冲光源具有高峰值功率(达到GW/cm2量级)的特点；
[0006]所述宽带白光非线性晶体包括一系列沿着光传播方向啁啾变化的正负畴结构，具备多个宽带可调的倒格矢带，能够有效补偿2
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10次高次谐波非线性频率转换过程的相位失配量，实现高效2
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10次高次谐波的同时产生。
[0007]对上述方案的进一步改进为，所述宽带白光非线性晶体的极化周期由公式Λ(z)＝Λ0/[1+(D
g
Λ0z/2π)]所确定，z方向为中红外泵浦光源的传播方向，其中Λ0为中红外泵浦光源的中心波长所对应的倍频过程所需要的极化周期，D
g
表示啁啾度
[0008]对上述方案的进一步改进为，所述宽带白光非线性晶体的极化周期为38
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22μm，负畴长度为固定值15μm，晶体总长度为20mm，厚度为2mm。
[0009]对上述方案的进一步改进为，所述宽带白光非线性晶体的极化周期、啁啾度、非线性晶体长度的数值组合使所述非线性激光晶体的倒格矢呈现为分布在不同位置的若干个宽带倒格矢带。
[0010]对上述方案的进一步改进为，所述宽带白光非线性晶体的若干个宽带倒格矢带分别对应不同波段的宽带超连续激光参与的非线性频率转换过程，且每个倒格矢带能够有效地补偿具有连续谱分布的宽带超连续激光参与的非线性频率转换过程的相位失配量。
[0011]对上述方案的进一步改进为，所述宽带白光非线性晶体在高峰值功率的中红外激光光源的泵浦条件下，具备较强的三阶非线性展宽效应，所述中红外泵浦光源经过非线性晶体后的输出光谱表现出明显的自相位展宽效应，带宽从357nm提高到423nm。
[0012]对上述方案的进一步改进为，若干个宽带的倒格矢带分别对应展宽后的泵浦光谱波段的非线性频率转换过程，为不同谐波的非线性三波混频过程提供有效的相位补偿，可同时实现2
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10次高次谐波产生的准相位匹配过程。
[0013]对上述方案的进一步改进为，所述宽带白光非线性晶体产生的高次谐波由于峰值功率足够高，具有自身的自相位调制效应，触发新一轮的输出光谱三阶非线性展宽，最终实现能够覆盖2.8倍频的超宽带紫外可见红外波段(25dB带宽达到350
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2500nm)的超宽带、超连续白光激光输出。
[0014]本专利技术的有益效果是：
[0015]1.本专利技术的方案利用宽带白光非线性晶体在强激光泵浦下产生显著的三阶非线性效应有效展宽泵浦光源，同时利用具备若干个宽带倒格矢带的啁啾极化非线性晶体实现高效的2
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10次谐波的二阶非线性频率上转换以及不同谐波自身的三阶自相位调制展宽效应，最终实现能够覆盖2.8倍频的超宽带紫外
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可见
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红外波段(25dB带宽达到350
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2500nm)的所述超宽带、超连续白光激光输出。
[0016]2.本专利技术的白光非线性晶体具有结构灵活可控、易于制备的优点。
[0017]3.本专利技术的超宽带超连续白光激光产生装置具备器件尺寸小，光路精简，可移动性强、应用广泛的优点。
[0018]4.本专利技术的宽带白光非线性晶体材料适用于超宽带、超连续的2
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10次谐波白光激光的产生，能量转换效率高，输出的激光光谱具备高脉冲能量(17μJ)，高平均功率(17mW)，
光谱大范围覆盖(25dB带宽达到350
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2500nm)的优点。
附图说明
[0019]图1为本专利技术一个实施例中利用二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种产生紫外可见红外波段超宽带、超连续白光激光装置，包括中红外泵浦光源和能够实现二阶非线性与三阶非线性协同作用的宽带白光非线性晶体，其特征在于：所述中红外泵浦光源为中心波长为3600nm的中红外激光光源，脉冲宽度为120fs，半高全宽为357nm，重复频率为1kHz，平均功率为45mW，单脉冲能量45J以上，该脉冲光源具有高峰值功率(达到GW/cm2量级)的特点；所述宽带白光非线性晶体包括一系列沿着光传播方向啁啾变化的正负畴结构，具备多个宽带可调的倒格矢带，能够有效补偿2
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10次高次谐波非线性频率转换过程的相位失配量，实现高效2
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10次高次谐波的同时产生。2.根据权利要求1所述的产生紫外可见红外波段超宽带、超连续白光激光装置，其特征在于：所述宽带白光非线性晶体的极化周期由公式Λ(z)＝Λ0/[1+(D
g
Λ0z/2π)]所确定，z方向为中红外泵浦光源的传播方向，其中Λ0为中红外泵浦光源的中心波长所对应的倍频过程所需要的极化周期，D
g
表示啁啾度。3.根据权利要求2所述的产生紫外可见红外波段超宽带、超连续白光激光装置，其特征在于：所述宽带白光非线性晶体的极化周期为38
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22μm，负畴长度为固定值15μm，晶体总长度为20mm，厚度为2mm。4.根据权利要求3所述的产生紫外可见红外波段超宽带、超连续白光激光装置，其特征在于：所述宽带白光非线性晶体的极化周期、...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志远，洪丽红，胡晨阳，
申请(专利权)人：广东晶启激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：