[發明專利]偏振無關的準位相匹配倍頻器及其制作方法

有效

• 申請號: 201110267035.8
• 申請日: 2011-09-09
• 公開（公告）號: CN102338966A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發明（設計）人: 石劍虹;袁亮;鄭遠林;陳險峰;王杰
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G02F1/37
• 分類號: G02F1/37;H01S3/109
• 代理公司: 上海旭誠知識產權代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

技術領域

本發明涉及一種激光倍頻裝置，尤其涉及一種偏振無關的準位相匹配倍頻器及其制作方法。

背景技術

自從激光誕生以來，激光的非線性頻率轉換技術一直就是人們研究的熱點，基于周期極化非線性晶體的準相位匹配技術是拓寬激光可調諧波長的最常用、最有效的方法之一。常用的周期性極化非線性晶體有：LiNbO₃(PPLN)、LiTaO₃(PPLT)、及KTP(PPKTP)等。在頻率轉換技術中，倍頻(SHG)技術應用最為廣泛，也是研究的熱點。現有的準位相匹配倍頻技術要求入射的基頻光是某一偏振方向的線偏光，這是由于非線性光學晶體都是單軸或雙軸晶體，因此偏振的本征模式是線偏振的，為了滿足位相匹配關系，基頻光的偏振方向需要與晶體的晶軸成一定的方向。根據入射基頻光的偏振態，可分為EEE型和OOE型倍頻。EEE型倍頻是指參與倍頻過程的基頻光和倍頻光都是在晶體里以非尋常光，即E光(Extraordinary)，入射或傳播的。OOE型倍頻是指參與倍頻過程的基頻光以尋常光，即O光(Ordinary)，倍頻光以非尋常光，入射或傳播的。由于EEE型和OOE型匹配方式對晶體的周期要求不同，所利用的非線性系數不同，因此得到的倍頻光光強也不同。所以傳統的準位相匹配倍頻都是跟基頻光的偏振態相關。然而在很多實際應用中需要偏振無關的倍頻器，如在光纖激光器中，或者與光纖相關的系統中，基頻光的偏振方是任意的，如果能夠使倍頻光的強度不隨基頻光偏振態的變化而變化，那這種偏振無關準位相匹配倍頻器將在激光技術中發揮重要作用。

經對現有技術文獻的檢索發現，1990年，G.A.Magel等人在《Applied?Physics?Letters》上發表了“Quasi-phase-matched?second?harmonic?generation?of?blue?light?in?periodically?poled?LiNbO₃(基于周期性極化鈮酸鋰晶體的準位相匹配二次諧波綠光的產生)”一文，該文利用一塊室溫極化技術制作的周期性極化鈮酸鋰晶體，分別基于單通的EEE型和OOE型準位相匹配倍頻，需要外加波片將基頻光的偏振態旋轉90°，而且由于兩種匹配方式利用的非線性系數的不同，得到的倍頻光功率也不同。至今，準位相匹配倍頻仍然存在對基頻光偏振態依賴的弊端。

因此，本領域的技術人員致力于開發一種不依賴基頻光偏振態的準位相匹配倍頻器。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種偏振無關的準位相匹配倍頻器。

本發明是通過以下技術方案實現的，本發明選用鈮酸鋰晶體材料，首先根據計算得到室溫下所需要的周期；再對晶片進行室溫電場極化，在該晶片+Z面上負疇區域改變電疇極化方向；將得到的兩塊晶體垂直擺放，即第一塊晶體的c軸沿z方向，第二塊晶體的c軸沿y方向；基頻光從1064nm光纖激光器中出射，經過消偏器，再分別經過兩塊晶體，出射的倍頻光強度通過功率計來測量，實現室溫下，偏振無關的準位相倍頻。

本發明包括以下步驟：

(1)在室溫下，計算滿足位相匹配條件下所需要的極化周期Λ；

所述的計算滿足為相匹配條件下所需要的極化周期Λ，是指：

Λ=λ2(nSH-nFW)]]>

式中：λ--------基頻光的波長

n_SH--------倍頻光的折射率

n_FW--------基頻光的折射率

(2)選擇兩塊相同的鈮酸鋰晶體，用現有的室溫極化技術根據得到的周期實現周期性疇反轉，得到兩塊相同的周期性極化鈮酸鋰晶體(簡稱PPLN)；

(3)泵浦光源選擇1064nm光纖激光器，通光方向為x方向；

(4)在光路中，第一塊PPLN的c軸沿z向，第二塊PPLN的c軸沿y向，在第一塊晶體前放置消偏器；

(5)用光功率計來檢測倍頻光的功率；