粘接的周期性极化的光学非线性晶体制造技术

提供了一种用来设计具有粘接结构的光学非线性晶体(3)的最佳长度的方法。还提供了一种用来形成由非线性晶体(2，4)夹置的短的准相位匹配(QPM)晶体(3)的方法以及用来设计具有高温的多部分周期性极化的非线性晶体的方法，同时保持足够长的晶体长度和高的转换效率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及基于准相位匹配(QPM)技术设计粘接的光学非线性晶体，它可以用来产生波长范围从UV至中顶的光。
技术介绍
在开发基于QPM光学非线性晶体的二次谐波(second harmonic :SHG)激光器的过程，QPM晶体的优化优化封装是必要的。在文献(S. W. Chu等人，"High-Efficiency Inta-cavity Continuous—Wave Green-Light Generation by Quasiphase Matching in Bulk Periodically Poled MgOiLiNbO3Crystal", Advances in OptoElectronics，2008 卷 (2008))中披露了二极管泵浦固态(DPSS) SHG激光器的一个实例。在该文献中，SHG激光由泵浦激光二极管1、激光晶体2、QPM晶体3以及光纤输出耦合镜4形成，如图1所示。激光晶体和QPM晶体的晶面上适当地涂覆有高反射(HR)或防反射(AR，增透)膜5、6、7、8，从而基频光被限制在激光谐振腔内，而SHG光被有效地耦合在激光谐振腔外。QPM晶体作为二次谐波发生器，在该发生器中，周期性畴反转光栅沿着光栅方向上形成，以满足QPM条件。通过利用激射波长为808nm的泵浦激光二极管泵浦激光晶体(即，掺Nd的YVO4)，在激光谐振腔内生成波长为λ (g卩，1064nm)的基频光。如果适当地选择QPM晶体的周期使得非线性晶体的QPM波长与基频光波长匹配，则可以有效地产生波长为λ/2(即，532nm)的二次谐波光。畴反转光栅Λ的周期由QPM条件(即，2(η2ω-ηω) = λ / Λ，其中η2ω和ηω分别为在 SH光和基频光处的折射率)决定。为实现高效的波长转换，减小激光器的尺寸并降低激光器的封装成本，通常采用粘接结构，其中，激光晶体2和非线性晶体3粘接在一起，如图2所示。为了将基频光限制在激光谐振腔内，降低泵功率的耦合损耗并从谐振腔高效地耦合SH光，激光晶体3涂覆有膜 1，该膜1在基频光和SH光的波长(例如，1064nm和532nm)处具有HR，但在泵浦光的波长 (例如，808nm)处具有AR ；同时非线性晶体3涂覆有膜4，该膜4在基频光(例如，1064nm) 处具有HR，而在SH光(例如，532nm)处具有AR。事实上，使用粘接非线性晶体的上述技术是众所周知的，并且已经在许多文献中进行了披露，诸如，Mooradian等人，美国专利第4,953, 166号，Microchip laser, 1989 年 2 月 9 日；J. J. Zayhowski 等人，‘‘Diode-pumped passively Q-switched picosecond microchip”，光学快报，第 19 卷，第 1427 页(1994) ；R. Fluck 等人，‘‘Passively Q-switch 1. 34-micron Nd:YV04microchip laser with semiconductor saturable—absorber mirrors",光学快报，第22卷，第991页(1997)；美国专利第5，295，146号，1994年3月 15 日，Gavrilovic 等人，Solid state gain mediums for optically pumed monolithic laser ；美国专利第 5，574，740 号，1994 年 8 月 23 日，Hargis 等人，De印 blue microlaser ； 美国专利第 5，802，086 号，1998 年 9 月 1 日，Hargis 等人，High-efficiency cavity doubling laser ；美国专利第 7，149，231 号，2006 年 12 月 12 日，Afzal 等人，Monolithic, side-pumped, passively Q-switched solid-state laser ；美国专利第 7，260，133 号，2007年 8 月 21 日，Lei 等人，Diode-pumped laser ；美国专利第 7，535，937 号，2009 年 5 月 19 El，Luo 等人，Monolithic microchip laser with intra-cavity bean combining and sum frequency or difference frequency mixing ；美国专利第 7，535，938 号，2009 年 5 月 19 El，Luo ^Α Low-noise monolithic microchip lasers capable of producing wavelengths ranging from IR to UV based on efficient and cost-effective frequency conversion ；美国专利第 7，570，676 号，2009 年 8 月 4 日，Essaian 等人， Compact efficient and robust ultraviolet solid-state laser sources based on nonlinear frequency conversion in periodically poled materials ；USPC ^ :37210, IPC8 类AH01S311FI，Essaian 等人；R. F. Wu 等人，“High-power diffusion-bonded walk-off-compensated KTP 0P0”，Proc. SPIE,第 4595 卷，115Q001) ；Y. J. Ma 等人， "Single-longitudinal mode NdYVO4 microchip laser with orthogonal-polarization bidirectional traveling-waves mode”，2008 年 11 月 10 日，第 16 卷，23 号，光学快报 18702 ;C. S. Jung 等人，"A Compact Diode-Pumped Microchip Green Light Source with a Built-in Thermoelectric Element”，应用物理快报 1 (2008)062005。可以通过使用粘性环氧树脂或直接粘接技术来实现粘接。粘接的非线性晶体可以是传统的非线性晶体(诸如KTP)或周期性极化晶体(诸如PPLN)。采用粘接的非线性晶体的激光器可以基于二次谐波发生(SHG)或和频发生(sre)或差频发生(Dre)。然而，采用KTP晶体的粘接结构具有几个缺点。首先，KTP的有效非线性系数相对较低( 3. 5pm/V)。结果，必须使用相对长的KTP晶体(例如，5 10mm)来实现SHG激光器的高输出(例如> IOOmW),这增大了激光器的尺寸并增加了成本。其次，KTP的光损伤阈值相对较低，限制了 SHG激光器的输出功率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡烨，梁万国，
申请(专利权)人：C二C晶芯科技公司，
类型：发明
国别省市：