[發明專利]電光晶體布拉格折射器及以其作為激光Q調制器的方法

無效

• 申請號: 200710148022.2
• 申請日: 2007-08-29
• 公開（公告）號: CN101377601A
• 公開（公告）日: 2009-03-04
• 發明（設計）人: 蔣安忠;林碩泰;黃衍介;林彥穎;張癸伍
• 申請（專利權）人: 黃衍介
• 主分類號: G02F1/355
• 分類號: G02F1/355;G02F1/377;G02F1/35
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司
• 代理人: 許志勇;霍育棟

技術領域

本發明揭露一種周期性極化反轉電光晶體布拉格折射器(periodicallypoled?electro-optic?crystals?Bragg?deflector)。尤指一種利用周期性極化反轉電光晶體布拉格折射器的特性，使其可作為一激光共振腔Q調制器(Q-switch)，用以架設一主動式電光Q調制激光。

背景技術

將激光二極管泵浦的Q調制激光用作產生短脈沖寬度及高峰值功率的激光脈沖來源是很風行的。通常有兩類Q調制機制，即主動式Q調制激光與被動式Q調制激光。與一被動式Q調制激光比較，在處理具高激光功率范疇與控制Q調制時機及脈沖重復率方面，主動式Q調制激光較占優勢。但一主動式Q調制激光如使用一聲光(acousto-optic:AO)Q調制器時，通常需要一射頻驅動器；或者是使用一電光(electro-optic:EO)Q調制器時，則需要一高壓脈沖驅動器。一聲光Q調制器通常是一布拉格盒(Bragg?cell)，其對于激光的偏振方向是很不敏感的。另一方面，一電光Q調制器通常為一普克爾盒(Pockels?cell)，其用于控制一激光共振腔的單一偏振方向損耗。為了快速的Q調制，電光Q調制是較佳的架構，因為電光效應的反應速度較聲光效應快。

鈮酸鋰是一種已知的優越非線性光學物質。在過去十年間，周期性極化反轉鈮酸鋰(periodically?poled?lithium?niobate:PPLN)晶體被應用于準相位匹配(Quasi-phase?matching；QPM)頻率轉換方面，且受到極大的注目。

在90年代，為了要改良波長可調激光的效率而發展出準相位匹配非線性激光晶體。參見Fejer?et?al.發表的“Quasi-Phase-Matched?Second?HarmonicGeneration:Tuning?and?Tolerances，”IEEE?Journal?of?Quantum?Electronics，vol.28，1992?pp.2631-2654，以及美國專利第5,036,220號、第5,800,767號、第5,714,198號、第5,838,702號等。準相位匹配技術主要是在非線性光學晶體上制作周期性晶格極化反轉結構來補償因色散效應而導致在晶體內作頻率轉換交互作用的各種光波其相速度的差異。一般而言，這些非線性光學晶體同時也是優異的電光效應晶體，因此當一電場施加于此種周期性晶格結構反轉晶體時，會因電光效應產生一周期性的折射率變化，而利用此折射率變化可以將此種周期性極化反轉晶體制成一布拉格折射器。

我們曾成功地使用一PPLN普克爾盒作為一激光Q調制器，其具有一低至約100V的調制電壓(見Y.H.Chen?and?Y.C.Huang，Opt.Lett.28，1460(2003))。此一已知的使用一周期性極化反轉鈮酸鋰電光晶體普克爾盒的主動式Q調制激光的示意圖如圖1所示。其中該PPLN普克爾盒具有一1/4波長相位延遲器(QWP)與一PPLN晶體，另包括一泵浦激光、一耦合透視鏡組、一增益介質(gain?material)與一輸出耦合器(output?coupler:OC)。雖然其調制電壓極低，且具和準相位匹配晶體整合的優越潛力，但其對溫度敏感且產生相當可觀的綠光激光能量，會影響此元件的工作效能，故需要一對溫度不敏感、不產生綠光激光能量，且仍具有低調制電壓與優越的和準相位匹配晶體整合可能性等優點的激光Q調制器。

先前技藝中，主動式電光Q調制激光需高調制半波電壓(half-wavevoltage)且高速(數十納秒)脈沖產生器，因而導致其驅動器十分復雜且昂貴。

因此，發明人鑒于已知技術的缺失，乃思及改良發明的意念，終能發明出本案的“電光晶體布拉格折射器及以其作為激光Q調制器的方法”。

發明內容

本案的主要目的在于提供一種周期性極化反轉電光晶體布拉格折射器，其可作為一激光共振腔Q值調制器，用以架設一主動式電光Q調制激光，以及提供其控制方法，以克服已知技藝中，主動式電光Q調制激光需要昂貴的高調制半波電壓且高速脈沖產生器等裝置的缺點。

本案的另一主要目的在于提供一種電光晶體布拉格折射器，包含:一周期性極化反轉電光晶體，一電極，以及一驅動器。

根據上述的構想，該電光晶體為一單一晶體周期極化反轉的鐵電物質。