[發明專利]抗開光溫度沖擊非線性光學頻率變換實現方法

有效

• 申請號: 201110280940.7
• 申請日: 2011-09-21
• 公開（公告）號: CN102354072A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 金朝龍;程賢坤
• 申請（專利權）人: 蘇州天弘激光股份有限公司
• 主分類號: G02F1/35
• 分類號: G02F1/35
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

【技術領域】

本發明涉及非線性光學，尤指一種抗開光溫度沖擊非線性光學頻率變換實現方法。主要應用于非線性光學頻率變換設備的生產過程。

【背景技術】

非線性光學頻率變換技術是一種擴展激光頻率范圍的有效途徑，其中影響頻率轉換效率最為關鍵的因素，是非線性光學晶體的相位匹配問題。采用溫度相位匹配的方法，是非線性光學變頻中最為常用的相位匹配方法。現有技術的非線性光學頻率變換裝置，包括光學晶體和溫控系統，往往是一次頻率變換采用一塊晶體，將其放置于溫控系統中，通過PID控制方式，維持其溫度恒定在其最佳相位匹配溫度點的位置。通過此方法進行非線性光學頻率變換，在基頻激光打開時，由于非線性光學晶體吸收少量的基頻激光，其溫度會有少量的升高，而PID等控制系統根據外界溫度的變換，會改變非線性晶體的加熱或制冷量，從而使得非線性光學晶體的溫度，在偏離其最佳相位匹配溫度后，有一個恢復至初始設定溫度的過程，特別是當PID參數未設置充分合理時，甚至產生阻尼振蕩。而對于非線性光學溫度相位匹配頻率變換方法，其轉換效率隨非線性光學晶體溫度變化而變化。如目前使用最多的非線性光學晶體LBO就對溫度非常敏感。溫度的起伏引起非線性光學轉換效率發生改變，最終影響到頻率變換后激光的輸出功率。非線性光學溫度相位匹配的這種特性，對于如激光打標機這種需要頻繁開關激光的設備影響非常巨大，會造成在剛打開激光時，激光輸出功率不穩定的問題，最終影響到標刻的效果。

參考文獻：High-efficiency?and?narrow-linewidth?operation?of?a?two-crystal?β?-BaB2O4?optical?parametric?oscillator，W.R.Bosenberg?et?al.，Appl.Phys.Lett.，1989，55：1952

【發明內容】

針對現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種能克服非線性光學頻率變換剛剛打開基頻激光器時，變頻激光器輸出功率由于非線性光學晶體溫度起伏而造成的激光輸出功率起伏的抗開光溫度沖擊非線性光學頻率變換實現方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種抗開光溫度沖擊非線性光學頻率變換實現方法，涉及基頻激光器、非線性光學晶體和溫控系統，其特征在于包括如下步驟：

①根據將要進行的非線性光學頻率變換的具體要求，設計并加工出兩塊非線性光學晶體；

②將加工出的兩塊非線性光學晶體分別置于兩套材質及尺寸相同的溫控系統以內，并保持好晶體與溫控系統的完好接觸；

③根據基頻激光功率的大小，通過實驗確定基頻激光器打開過程中所引起的非線性光學晶體溫度的最大起伏量；

④將兩套包含非線性光學晶體的系統放置于激光光路中，通過溫控系統調節其溫度，分別找到其最佳相位匹配溫度；

⑤分別設定兩套溫控系統的溫度，使其分別大于和小于各自的最佳相位匹配溫度，大于和小于最佳相位匹配溫度的量，即為③中所確定的最大溫度起伏量，從而完成補償，使得整個變頻裝置的轉換效率在激光打開的過程中維持恒定。

本發明使用的非線性光學頻率變換方法，為溫度相位匹配方法。

所述兩塊光學晶體可以是兩塊材質、切割方向、尺寸相同的非線性光學晶體，也可以是兩塊材質、切割方向、尺寸不同的非線性光學晶體。

所述將加工出的兩塊非線性光學晶體分別置于兩套相同的溫控系統中，可以使兩套溫控系統有相同的溫度特性。

所述的兩套相同的溫控系統可以是PID控制方式或是其他控制方式的溫控系統，當外界條件發生變化時，兩套相同的溫控系統會有相同的溫度起伏。

所述的將兩套包含非線性光學晶體和溫控系統的裝置放置于激光光路中，再通過調節其溫度分別找到兩套系統的最佳相位匹配溫度，是由于即使是兩塊材質相同、切割角度相同的兩塊光學晶體，由于其放置的位置存在偏差，其最佳相位匹配溫度也不盡相同。

所述的通過試驗確定基頻激光器打開過程中所引起的光學晶體溫度的最大起伏量，可以是分別將兩套溫控系統放入光路中測定，也可以是將兩套溫控系統同時放入光路中測定，因為晶體對基頻激光的吸收量微小，即使將兩套系統同時放入光路中測定，也可認為通過兩塊晶體的基頻激光功率大小相同。

所述基頻激光器可以是全固態激光器，也可以是其它類型的激光器。