[發(fā)明專利]一種能夠防止倍頻退轉(zhuǎn)換的倍頻方法及激光器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710304635.0
• 申請日: 2007-12-28
• 公開（公告）號: CN101471532A
• 公開（公告）日: 2009-07-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鞏馬理;閆平;柳強(qiáng);黃雪;黃磊;張海濤;李晨
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: H01S3/109
• 分類號: H01S3/109
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 徐 寧;關(guān) 暢

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種激光器，特別是關(guān)于一種能夠防止倍頻退轉(zhuǎn)換的倍頻方法及激光器。

背景技術(shù)

在設(shè)計利用非線性材料的非線性效應(yīng)來獲得倍頻激光輸出的固態(tài)激光器時，一般希望獲得高功率的激光輸出。全固態(tài)倍頻激光器分為兩大類：外腔式和內(nèi)腔式，前者由于腔外基波功率密度低，一般轉(zhuǎn)換效率較低；后者直接利用了腔內(nèi)較高的基波功率密度，因此可有效地進(jìn)行非線性變換。內(nèi)腔式中的基頻光一般采用雙程通過非線性材料的方式，來回產(chǎn)生倍頻光。這種方法的初衷是延長激光和非線性材料相互作用的長度，以期將盡可能多的基頻光轉(zhuǎn)換成倍頻光，而且這種雙程產(chǎn)生的倍頻光一起輸出。但是，在這種雙程輸出的方法中，當(dāng)倍頻光增大到一定強(qiáng)度后，會發(fā)生“退轉(zhuǎn)換”，即發(fā)生倍頻光向基頻光的轉(zhuǎn)換，使得倍頻輸出功率和倍頻效率降低。

David?Eimerl在“Quadrature?Frequency?Conversion(正交頻率變換)”(IEEEJournal?of?Qantum?Electronics，Vol.QE-23，No.8，1987)一文中，采用級聯(lián)的雙非線性材料進(jìn)行II類相位匹配倍頻，二者切割方式使得在第一個材料中的快光和慢光方向分別是第二個材料中的慢光和快光方向。第一個材料中剩下的基頻光在第二個材料中仍滿足相位匹配條件，繼續(xù)產(chǎn)生倍頻光，但和第一個材料中產(chǎn)生的倍頻光偏振方向垂直。從而，在第一個非線性材料中產(chǎn)生的倍頻光傳輸?shù)降诙€材料中時，由于不滿足相位匹配條件，不會發(fā)生向基頻光的退轉(zhuǎn)換。這種方法需要使用兩個獨(dú)立的倍頻材料，并且只適用于II類相位匹配倍頻過程。

Cygnus?Laser?Corporation的Raymond?G.Beausoleil，Redmond，Wash在美國專利5,247,389“Nonliner?Optical?Frequency?Converter(非線性光學(xué)頻率變換器)”中，仍采用級聯(lián)的倍頻材料。由于在兩個材料間采用了一個波片，使得在第一個材料中產(chǎn)生的倍頻光偏振方向轉(zhuǎn)動90度，因此在第二個材料中該倍頻光不滿足相位匹配，因此不發(fā)生“退轉(zhuǎn)換”。

上述文獻(xiàn)中，都需要采用兩塊非線性材料，雖然在美國專利5,247,389中提及采用單塊非線性材料和波片就能實現(xiàn)防止退轉(zhuǎn)換的方法，要實現(xiàn)這個方法卻需要具有色散性的波片。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種能夠防止倍頻退轉(zhuǎn)換的倍頻方法及激光器。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：

一種能夠防止倍頻退轉(zhuǎn)換的倍頻方法，其包括以下步驟：(1)將激光源發(fā)出的基頻光通過一倍頻材料倍頻后，通過一個二向色鏡分成兩路；(2)將第一個單程產(chǎn)生的倍頻光通過一倍頻光的1/4波片和一反射鏡改變偏振方向后，返回并通過所述倍頻材料；(3)將第一個單程剩余的基頻光經(jīng)一反射鏡反射回所述倍頻材料，進(jìn)行第二次倍頻；(4)將從所述倍頻材料出來的雙程倍頻光和第二個單程剩余的基頻光，通過一個二向色鏡分成兩路，所述雙程倍頻光輸出，所述第二個單程剩余的基頻光返回。

一種能夠防止倍頻退轉(zhuǎn)換的倍頻激光器，它包括產(chǎn)生基頻光的激光源，腔鏡，倍頻材料，設(shè)置在倍頻材料兩端的二向色鏡；其特征在于：相對所述倍頻材料后方的二向色鏡，設(shè)置一倍頻光的1/4波片和一反射鏡，使第一個單程中產(chǎn)生的倍頻光來回通過所述倍頻光的1/4波片后，偏振方向轉(zhuǎn)動90°。

所述激光源發(fā)出的基頻光為設(shè)置在內(nèi)腔式激光器的激光材料發(fā)出的基頻光。

所述激光源發(fā)出的基頻光為外腔式激光器發(fā)出并經(jīng)光隔離器入射的基頻光。

所述倍頻材料按照I類相位匹配角切割。

所述倍頻材料按照II類相位匹配角切割。

所述基頻光為連續(xù)輸出的激光。

所述基頻光為脈沖輸出的激光。

本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下有優(yōu)點(diǎn)：1、本發(fā)明采用將倍頻光通過波片，使偏振方向改變90度的方式，使第一次產(chǎn)生的倍頻光在返回過程中，不再符合相位匹配條件，因此不會再轉(zhuǎn)換成基頻光；而在第一個單程中剩余的基頻光在返回時由于仍滿足相位匹配條件，因此可以繼續(xù)轉(zhuǎn)換成倍頻光，從而使雙程產(chǎn)生的倍頻光都能有效輸出，提高了倍頻轉(zhuǎn)換效率。2、本發(fā)明由于倍頻轉(zhuǎn)換效率的提高，使得在同樣的基頻光功率密度下，能獲得更大功率的倍頻光；同時本發(fā)明無需采用具有色散性的波片即可達(dá)到防止倍頻退轉(zhuǎn)換的目的。本發(fā)明可以廣泛用于各種內(nèi)、外腔式固態(tài)激光器中。。

附圖說明

圖1為本發(fā)明用于I類相位匹配和II類相位匹配的內(nèi)腔式倍頻實施例。